第七章過電壓及其保護(hù)過電壓的概念過電壓是指工頻下交流電壓均方根值升高，超過額定值的10%，并且持續(xù)時(shí)間大于1分鐘的長(zhǎng)時(shí)間電壓變動(dòng)現(xiàn)象；電工設(shè)備的絕緣長(zhǎng)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(cè)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(duì)于電工設(shè)備制造和電力系統(tǒng)運(yùn)行都具有重要意義。第七章過電壓及其保護(hù)過電壓的概念1供電系統(tǒng)過電壓的形式外部過電壓（大氣過電壓、雷電過電壓）直擊雷過電壓感應(yīng)雷過電壓入侵波過電壓內(nèi)部過電壓暫態(tài)過電壓操作過電壓諧振過電壓供電系統(tǒng)過電壓的形式2雷電過電壓雷電過電壓又稱大氣過電壓或外部過電壓，它是由于電力系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備或建筑物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過電壓。雷電過電壓產(chǎn)生的雷電沖擊波，其電壓幅值可高達(dá)1億伏，其電流幅值可高達(dá)幾十萬安，供電系統(tǒng)的危害極大。雷電過電壓雷電過電壓又稱大氣過電壓或外部過電壓，它是由于電3直接雷擊過電壓天空中的云塊因相互摩擦從而帶有正電荷或負(fù)電荷，繼而形成雷云。因靜電感應(yīng)的作用，在雷云和大地之間形成一個(gè)巨大的“電容器”，當(dāng)其間電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到25～30kV/cm時(shí)，雷云對(duì)大地放電，形成一段導(dǎo)電通路，叫雷電先導(dǎo)。直接雷擊過電壓天空中的云塊因相互摩擦從而帶有正電荷或負(fù)電荷，4感應(yīng)雷擊過電壓當(dāng)雷云落在線路附近時(shí)，將使線路產(chǎn)生感應(yīng)過電壓。在雷云放電的初始階段，線路上的電荷因受雷云的束縛，所以導(dǎo)線上的雷電流很小；當(dāng)雷云對(duì)附近地面放電結(jié)束時(shí)，線路上的電荷因失去束縛力而轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂呻姾?，在感?yīng)電壓的推動(dòng)下以電磁波的速度向兩側(cè)沖擊流動(dòng)，使所到之處的電壓升高，形成感應(yīng)過電壓。感應(yīng)過電壓的幅值一般不超過300kV，故其危害較直接雷擊過電壓要小，但因感應(yīng)過電壓所造成的雷害事故約占總雷害事故的70％左右。因此，應(yīng)采用避雷器保護(hù)。感應(yīng)雷擊過電壓當(dāng)雷云落在線路附近時(shí)，將使線路產(chǎn)生感應(yīng)過電壓5內(nèi)部過電壓內(nèi)部過電壓是由于操作、故障或某些非正常運(yùn)行狀態(tài)，在使電力系統(tǒng)由一種穩(wěn)態(tài)過渡到另一種穩(wěn)態(tài)的過程中，系統(tǒng)內(nèi)部電源能量的振蕩、互相轉(zhuǎn)換及重新分布時(shí)，在某些設(shè)備上或系統(tǒng)中出現(xiàn)的過電壓。內(nèi)部過電壓一般不會(huì)超過系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)相電壓的3～4倍，因此對(duì)電力線路和電氣設(shè)備絕緣的威脅不是很大。

內(nèi)部過電壓內(nèi)部過電壓是由于操作、故障或某些非正常運(yùn)行狀態(tài)，在6操作過電壓常見的操作過電壓包括切斷小電感電流負(fù)載的截流過電壓和開斷電容性負(fù)載的電弧多次重燃過電壓。前者是利用真空斷路器切除空載變壓器和電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于開關(guān)熄弧能力強(qiáng)，使電流在未自然過零前強(qiáng)迫熄滅，在電感電路中產(chǎn)生電磁振蕩而形成的過電壓；后者是因斷路器開斷空載線路和電容器組時(shí)，由于斷路器斷口介質(zhì)電壓恢復(fù)速度慢，造成觸頭間隙產(chǎn)生多次重燃，產(chǎn)生較高的過電壓。操作過電壓常見的操作過電壓包括切斷小電感電流負(fù)載的截流過電壓7弧光接地過電壓在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，如果電網(wǎng)中的接地電流較大，則在故障處的電弧就難于自動(dòng)熄滅。但這種接地電容電流又不足以形成穩(wěn)定電弧，因而出現(xiàn)時(shí)燃時(shí)滅的間歇性電弧，使接地電網(wǎng)中的電容、電感回路產(chǎn)生電磁振蕩，從而產(chǎn)生遍及全網(wǎng)的弧光接地過電壓。這種過電壓可采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的措施來加以消除?；」饨拥剡^電壓在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生一相接地時(shí)，如果電8鐵磁諧振過電壓鐵磁諧振是由于電路中電感元件的鐵心出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)象，使電感量變化構(gòu)成諧振條件而產(chǎn)生的。電力系統(tǒng)中常見的諧振過電壓，有非全相拉合閘、輸電線路一相斷線后一端接地的鐵磁諧振過電壓和電壓互感器鐵磁飽和諧振過電壓。鐵磁諧振過電壓鐵磁諧振是由于電路中電感元件的鐵心出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)93、變電所過電壓保護(hù)變電所的過電壓保護(hù)主要是雷擊保護(hù)和由線路侵入的感應(yīng)沖擊波保護(hù)。直接雷擊的防護(hù)對(duì)直接雷擊的防護(hù)措施，是根據(jù)建筑物和室外設(shè)備占地面積及其高度裝設(shè)避雷針，使變電所進(jìn)線桿塔、電氣設(shè)備和構(gòu)架及建筑物全部置于避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)。通常應(yīng)裝設(shè)四根避雷針。避雷針與被保護(hù)物之間應(yīng)保持5m以上的距離，以防止在避雷針上落雷時(shí)造成向被保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生“反擊”過電壓。避雷針接地極與被保護(hù)物接地極之間必須保持3m以上的距離，且接地電阻不得大于10Ω。3、變電所過電壓保護(hù)變電所的過電壓保護(hù)主要是雷擊保護(hù)和由線路10雷電波入侵的防護(hù)變電所進(jìn)線段的防護(hù)雷電波入侵的保護(hù)主要是依靠在變電所各段母線上裝設(shè)閥型避雷器。對(duì)35～110kV線路進(jìn)線的變電所在變電所進(jìn)線段設(shè)1～2km長(zhǎng)的避雷線。雷電波入侵的防護(hù)11變電所的3kV～10kV配電裝置(包括電力變壓器)，應(yīng)在每組母線和架空進(jìn)線上裝設(shè)閥式避雷器3kV～10kV配電裝置雷電侵入波的保護(hù)接線變電所的3kV～10kV配電裝置(包括電力變壓器)，應(yīng)在每組12小容量變電所雷電侵入波過電壓的簡(jiǎn)易保護(hù)3150～5000kVA、35kV變電所的簡(jiǎn)易保護(hù)接線小于3150kVA變電所的簡(jiǎn)易保護(hù)小容量變電所雷電侵入波過電壓的簡(jiǎn)易保護(hù)3150～5000k13變電所內(nèi)電氣設(shè)備的防護(hù)變電所的主變壓器絕緣較弱，它的防雷保護(hù)是在進(jìn)線母線上裝設(shè)FZ型閥型避雷器。由于避雷器的裝設(shè)點(diǎn)距變壓器越遠(yuǎn)，變壓器承受的過電壓幅值越大，所以變壓器與避雷器之間應(yīng)有一最大允許距離3kV～10kV配電系統(tǒng)中的配電變壓器應(yīng)裝設(shè)閥式避雷器保護(hù)。閥式避雷器應(yīng)盡量靠近變壓器裝設(shè)，其接地線應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)(中性點(diǎn)不接地時(shí)則為中性點(diǎn)的擊穿保險(xiǎn)器的接地端)以及金屬外殼等連在一起接地。低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地的配電變壓器，應(yīng)在中性點(diǎn)裝設(shè)擊穿保險(xiǎn)器。變電所內(nèi)電氣設(shè)備的防護(hù)14電壓等級(jí)/KV裝設(shè)避雷器的范圍到變壓器或電壓互感器的距離/m到其他電器設(shè)備的距離/m進(jìn)（出）線回路數(shù)1233以上3～1015232730按到變壓器距離增加35%計(jì)算35進(jìn)線段全線2555358040904510560進(jìn)線段全線4080651107513085145110全線90135155175裝設(shè)避雷器到變壓器或電壓互感器的距離/m到其他電器設(shè)備的距離15輸電線路的防雷保護(hù)架空線路距離長(zhǎng)，且暴露在曠野之中，遭受雷擊的機(jī)會(huì)較多，應(yīng)根據(jù)網(wǎng)路的電壓等級(jí)、負(fù)荷的重要性，以及所經(jīng)地段雷電日的多少和投資情況，可沿全線或僅在變電所進(jìn)、出線段裝設(shè)避雷線。

線路的電壓