關(guān)于電氣中壓系統(tǒng)過電壓的論述

王高尚 張會(huì)妍 李永記

（上?？岛悱h(huán)境股份有限公司，上海 青浦區(qū) 201703）

1 中壓系統(tǒng)過電壓的種類

電力系統(tǒng)在特定條件下所出現(xiàn)的超過工作電壓的異常電壓升高，屬于電力系統(tǒng)中的一種電磁擾動(dòng)現(xiàn)象。電工設(shè)備的絕緣長期耐受著工作電壓，同時(shí)還必須能夠承受一定幅度的過電壓，這樣才能保證電力系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。研究各種過電壓的起因，預(yù)測其幅值，并采取措施加以限制，是確定電力系統(tǒng)絕緣配合的前提，對于電工設(shè)備制造和電力系統(tǒng)運(yùn)行都具有重要意義。

中壓系統(tǒng)的過電壓分為外部過電壓和內(nèi)部過電壓，其中外部過電壓主要表現(xiàn)為大氣過電壓（也叫雷電過電壓），內(nèi)部過電壓主要有：工頻過電壓、操作過電壓、諧振過電壓、弧光接地過電壓等等。外部過電壓是由直擊雷引起，特點(diǎn)是持續(xù)時(shí)間短暫，沖擊性強(qiáng)，與雷擊活動(dòng)強(qiáng)度有直接關(guān)系，與設(shè)備電壓等級無關(guān)。其防護(hù)措施主要是：防雷接地線、避雷針、避雷器等措施。在此，我們不做重點(diǎn)論述，主要是討論一下內(nèi)部過電壓的防護(hù)。

2 幾種過電壓的特性及防護(hù)措施

2.1 工頻過電壓

由長線路的電容效應(yīng)及電網(wǎng)運(yùn)行方式的突然改變引起，特點(diǎn)是持續(xù)時(shí)間長，過電壓倍數(shù)不高，一般對設(shè)備絕緣危險(xiǎn)性不大，但在超高壓、遠(yuǎn)距離輸電確定絕緣水平時(shí)起重要作用。所以工頻過電壓對于傳統(tǒng)的用電企業(yè)的影響不是很大，正常的用電設(shè)備及電纜線路都可以承受。

2.2 操作過電壓

操作過電壓主要是由于真空斷路器在關(guān)合、開斷變壓器、電動(dòng)機(jī)和電抗器等感性負(fù)載時(shí)，容易產(chǎn)生截流過電壓、多次重燃過電壓及三相同時(shí)開斷過電壓。這些過電壓不但具有比較高的幅值，而且振蕩頻率非常高。最容易破壞感性設(shè)備的匝間絕緣，所以針對這種操作過電壓，開關(guān)行業(yè)提出不僅要降低過電壓幅值，而且要降低過電壓振蕩頻率。由于真空斷路器很強(qiáng)的滅弧能力，在電弧過零點(diǎn)之前被強(qiáng)行截?cái)?。截流后電感中的磁能在向雜散電容充放電的振蕩過程中，產(chǎn)生過電壓。這種過電壓，主要產(chǎn)生在相間，一般為額定相電壓的3～4倍。

2.3 諧振過電壓

是由系統(tǒng)電容及電感回路組成諧振回路時(shí)引起的，特點(diǎn)是過電壓倍數(shù)高、持續(xù)時(shí)間長。諧振過電壓的幅值一般為額定電壓的2.5～3.5倍。

2.4 弧光接地過電壓

形成弧光接地過電壓的基礎(chǔ)是間歇性電弧。當(dāng)中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)發(fā)生單相間歇性弧光接地（以下簡稱“弧光接地”）故障時(shí)，由于電弧多次不斷的熄滅和重燃，導(dǎo)致系統(tǒng)對地電容上的電荷多次不斷的積累和重新再分配，在非故障相的電感—電容回路上引起高頻振蕩過電壓。對于架空線路，過電壓幅值一般可達(dá)3.1～3.5倍相電壓。以電纜線路為主的供電電網(wǎng)，絕緣擊穿或電弧重燃時(shí)過渡過程中的高頻電流，可達(dá)數(shù)百安培甚至上千安培。高頻電流過零點(diǎn)電弧熄滅的可能性大大提高，電纜線路弧光接地時(shí)，非故障相的過電壓可達(dá)4～7倍。

3 幾種過電壓的防護(hù)措施論述

通過對以上幾種過電壓的特點(diǎn)分析，我們可以了解到在中壓系統(tǒng)中，對于操作過電壓、諧振過電壓和弧光接地過電壓的防護(hù)是非常重要的，他們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是：過電壓的幅值高、振蕩頻率高、持續(xù)時(shí)間長。

目前對于操作過電壓的防護(hù)措施主要是在中置柜內(nèi)增加組合式過電壓保護(hù)器來進(jìn)行防護(hù)，而諧振過電壓和弧光接地過電壓主要是在系統(tǒng)加裝過電壓抑治柜來進(jìn)行防護(hù)。首先我們來討論一下中置柜內(nèi)增加組合式過電壓保護(hù)器來防護(hù)操作過電壓的必要性：我們知道在中置柜內(nèi)加裝組合式過電壓保護(hù)器相當(dāng)于我們?nèi)藶榈脑诰€路回路中加裝了一個(gè)絕緣薄弱點(diǎn)，而這個(gè)絕緣薄弱點(diǎn)必須要滿足的條件是：當(dāng)操作過電壓產(chǎn)生的時(shí)候，必須第一時(shí)間通過這個(gè)絕緣薄弱點(diǎn)對地釋放過電壓，進(jìn)而保護(hù)線路及電氣設(shè)備不受操作過電壓的沖擊而發(fā)生損壞。因此我們?nèi)藶樵O(shè)置的絕緣薄弱點(diǎn)必須要達(dá)到：

1、快速釋放過電壓且自身不會(huì)因過電壓而擊穿損壞，

2、即便自身損壞也不能因?yàn)檫^電壓保護(hù)器而影響到開關(guān)柜以及母線的安全運(yùn)行。

我們知道，組合式過電壓保護(hù)器在中置柜內(nèi)的普及應(yīng)用已經(jīng)有十幾年的時(shí)間了，之所以普遍采用是因?yàn)榻M合式過電壓保護(hù)器對于防止操作過電壓是有很顯著的好處的，傳統(tǒng)避雷器主要是吸收相對地的過電壓，對于相間的操作過電壓起不到保護(hù)作用，但隨著越來越多的組合式過電壓保護(hù)器的應(yīng)用，也出現(xiàn)過很多因?yàn)檫^電壓保護(hù)器自身的原因（氧化鋅閥片通流量不夠、保護(hù)器密封性不好內(nèi)部受潮、閥片長期運(yùn)行老化等）發(fā)生爆炸的情況，而保護(hù)器爆炸帶來的危害是：輕則開關(guān)柜受損、重則整段母線停電，造成用戶的損失是非常大的。因此非常有必要選用具有防爆功能的組合式過電壓保護(hù)器，這樣對于系統(tǒng)的安全運(yùn)行才會(huì)有保障。

對于諧振過電壓和弧光接地過電壓，我們通過在中壓系統(tǒng)的母線上增加過電壓抑治柜，基本上能夠有效防止諧振過電壓和弧光接地過電壓的產(chǎn)生，而即便產(chǎn)生了，也能夠第一時(shí)間通過過電壓抑治柜內(nèi)的專用過電壓吸收裝置對地釋放掉，且過電壓吸收裝置是具有外部防爆保護(hù)的，對于系統(tǒng)的過電壓防護(hù)起到了很好的優(yōu)化作用。