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摘要：电力系统的电气设备在运行中除了承受工作电压外，还会遭到过电压的作用和侵害。作用于电力系统的过电压，按其起因及持续时间，可分为两大类型，一种为雷电过电压，另一种为内部过电压。由雷电引起的雷电过电压，或由开关操作、工频、谐振引起的内部过电压，从其数值上已远远超过工作电压。由于过电压的存在，它将使电力系统运行的电气设备绝缘受损，设备寿命缩短，甚至造成停电事故，损毁电力设施，因此必须采取各种措施来限制和预防过电压。
关键词：电力系统；过电压；保护
1 过电压的种类
电气设备在运行中承受的过电压，有来自外部的雷电过电压和由于系统参数发生变化时由电磁振荡，电荷积聚而引起内部过电压两种类型，按其产生原因可进行如下分类：
雷击过电压的原因直击雷和感应雷造成的。而内过电压的原因主要是由于操作、事故或其它原因引起电力系统的状态发生实然变化，将从一种稳态转变为另一种稳态的过渡过程，在这个过程中可能产生对系统有危险的过电压。内部过电压可分为操作过电压和谐振过电压。操作过电压出现在系统谐振或系统故障情况下，谐振过电压是由于电力网中电容元件和电感元件（特别是带铁磁电感元件）参数的不利组合谐振而产生的。
内部过电压和雷击过电压是较高的，它可能引起绝缘弱点的闪络，可能引起电气设备的绝缘损坏，甚至烧毁。
现行的《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》（GB，164-83）与建国初期的《电力设备过电压保护设计技术导则》相比较，在过电压保护方面的技术水平和技术风貌基本上没有改变，如使用阀型避雷器、管型避雷器、保护间隙等。对内部过电压只略为提及，容易被忽视。在电力网中虽然内过电压一般不超过4.0倍最高工作相电压，但有些内过电压其陡波陡度却很大，或者伴随有较大过电流产生，在实际运行中因内过电压损坏电气设备的事故时有发生，如真空断路器的重燃过电压，高压电动机的操作过电压，电压互感器的分频铁磁谐振过电压等。因此，对电气设备有危害的一些内过电压应该引起重视和设防。
下面列出一些内部过电压的类型、倍数及防止措施表：
过电压名称 过电压倍数 限制措施
合空载线路 3.0Uxg 采用有中值和低值并联电阻的断路器
切断空载变压器或电抗器 3.0Uxg-
4.0Uxg 装设阀型避雷器
空载变压器突然合闸 2.0Uxg
中性点不接地系统间歇性弧光接地 3.0Uxg
参数谐振 3.0Uxg 避免在只带空载线路的变压器低侧合闸。
铁磁谐振
配电变压器高压线圈对地短路
送电线路一相断线后一端接地以及开关或刀闸非同期动作等 2.5Uxg（1）选用励磁特性较好的电磁式电压互感器或电容互感器。
（2）10KV以下母线上装设一组三相对地电容器。
（3）改变运行方式。
电容传递 低压系统经消弧线圈接地，应适当选择消弧线圈脱谐度，错开谐振点，如低压系统无消弧线圈，安装星形接线的电容器。
空载长线路未端电压升高 2.5Uxg—
1.73Uxg
2 过电压保护的种类和选择
2.1避雷器
（1）最原始的雷电过压保护器件雷电过压时间隙被击穿，电孤在角长，当电压过零时熄弧。它一般较难保证其动作特性精确稳定。
（2）管型避雷器也是较为早期的避雷器产品，实为具有一定熄弧能力的保护间隙。但在多次动作后管内径会增大，喷气时去游离作用降低，使动作特性变坏，可能出现难以熄弧情况，且受断流范围制约。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆生产管型避雷器的厂家较少，有时选不到符合规格的产品。
（3）碳化硅避雷器和氧化锌避雷器都可统称为阀型避雷器。按保护用途避雷器又可分为配电避雷器、电站避雷器、电机避雷器、电机中性点避雷器和并联补偿电容器避雷器等。它们各有其不同的保护水平，因此宜按电力网中各站点所要求的保护水平，分别具体选用配电、电站、电机等避雷器，而不再笼统地选用阀型避雷器。避雷器为过电压保护设备它也同时是过电压易损设备，避雷器本身也有过电压防护问题。
阀型避雷器按其阀片种类和有无间隙可分为碳化硅避雷器、串联间隙氧化锌避雷器、无间隙氧化锌避雷器三大系列。氧化锌避雷器在对相地保护的同时，以对相间过电压提供保护。在3kV一35kV电网中宜优先推广使用串联间隙氧化锌避雷器，故我厂6-10KV配电系统使用的避雷器基本上为YHW（C）氧化锌避雷器。
串联间隙氧化锌避雷器。因有串联间隙具有承受暂态过电压的能力，同时因为氧化锌阀片不靠间隙切断续流和灭弧，故间隙数量非常少，如3kV—10kV只一个间隙，35kV仅三个间隙，动作无延时，具有无间隙氧化锌避雷器的一切性能优点，性能稳定，使用寿命长，一般均具有陡波和雷电幅值保护功能（称二功能串联间隙氧化锌避雷器），更有采用并联电阻复合间隙进一步加强了操作过电压保护功能（称三功能串联间隙氧化锌避雷器）。
2.2保护电容器
保护电容器主要用于感性设备的过电压保护如电机和变压器，它的任务是限制操作过电压和降低（雷电和操作过电压）陡波陡度。有单用电容器和电阻和电容串联组成的阻容装置的过电压吸收器。单电容过电压保护器电容量和体积较大，不便于普遍使用。
目前美国、日本和德国等都采用阻容装置保护电机。一般可按防操作过电压要求确定保护电容量，按T=RC（时间常数），校验陡度，故电容较小。Lc型过电压吸收器由网型电阻和干式高压金属化电力电容器组成，其外壳选用阻燃型工程塑料，内部采用高耐电强度绝缘材料封闭，因此具有防潮、吸收性能好、体积小、耐压高、损耗低（基本不发热）、容量稳定、电容元件的自愈性可延长寿命、无污染、安装维护方便等特点，它适用于电网电压3kV～35kV。我厂部分馈出6-10KV负载使用TBP-A过电压保护器。
2.3防谐设备和消谐装置
（1）防谐设备
选用JSJW、JDJJ、JDX优质电压互感器，励磁特性好，不易磁饱和。选用 4台JDZ、JDZJ或JSJW加JDZ型电压互感器组合，即在原三台（相）电压互感器基础上增加中线电压互感器，其各侧绕组分别串接在高压、低压侧中线上及开口三角回路中，正常运行时中线绕组几乎没有电压，分频谐振时因中线绕组串入L增加一倍，基本维持原感抗，限制励磁涌流防止磁饱和，从而防止分频谐振。
（2）消谐装置
RXQ型消谐器，串接在三相电压互感器一次侧中线上，以阻尼铁磁谐振，但在分频谐振时，一次侧中线上电位不高（接近u），相当于串一较大阻值电阻接地，消谐效果不佳。
KSX型可控硅分频消谐装置，靠触发回路的选频作用有选择地导通，可控硅为消振执行元件，它将开口三角绕组瞬时短接，在这一强烈阻尼作用下迅速消除铁磁谐振，但是当引起谐振的激发因素长期存在时（如单相弧光接地），电压互感器有过载损坏可能。
FXG1（XXG一10或35）型消谐器，由鉴频器和消谐管组成，当产生谐振时，鉴频器动作，将消谐管小于1Ω电阻接入开口三角绕组回路，若谐振长期存在，消谐管内热动作开关将转接到10Ω~100Ω电阻上，避免电压互感器过载，宜选用。
我厂所有高压站均选用4台电压互感器组合，而只有一、四两个高压站使用有KSX196-HB型消谐器。
3 小结
为了提高电网安全运行水平，在35kV及以下电网中应推广使用串联问隙氧化锌避雷器。使用串联间隙氧化锌避雷器具有承受暂态过电压的能力，它在泄放过电压能量时不会造成短路故障或工频能量浪费，这一突出特点使其具有非凡生命力。
对于旋转电机过电压保护，防止雷电过电压，限制操作过电压，降低（雷电或操作过电压）陡波陡度的三项任务，推广使用干式过电压吸收器，但要求产品质量稳定。
防谐设备可从根本上防止分频铁磁谐振，这是治本之策，应尽量采用，3kV～10kV推荐4台电压互感器组合，而选用消谐器通常是经济的措施。
参考文献：
[1] 杨奎，曾辉，迟春娟.从运行方式看电力系统供配电网的发展[J].新疆电力，2006.
[2] 胡平.电力系统过电压的产生及限制措施[J].湘电培训与教学，2006.
论文作者:韩国粱
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/16
标签：过电压论文; 避雷器论文; 谐振论文; 间隙论文; 氧化锌论文; 电压互感器论文; 雷电论文; 《电力设备》2018年第14期论文;