35 kV供电系统中过电压现象的预防分析

王建荣

（陕西省地方电力（集团）有限公司渭南供电分公司，陕西 渭南 714000）

1 供电系统中过电压的种类、成因及其危害

1.1 过电压的种类

所谓的过电压具体是指在导线或相对地之间出现的峰值高于电工设备最高电压峰值的电压。而供电系统当中的过电压则是指在某些特定的条件下，出现的高于工作电压的异常电压升高，实质上过电压属于一种电磁扰动现象。供电系统中电工设备的绝缘除了需要长期承受着正常的工作电压之外，还必须能够承受一定幅值的过电压，这样才可以确保系统的安全、可靠、稳定运行。供电系统中的过电压主要分为以下2种类型，即外过电压和内过电压：（1）外过电压。一般由雷电和大气等外在自然因素引起的过电压称为外过电压。其中雷击过电压又被称为瞬态过电压，这是因为其持续的时间仅有十几到几十微秒，具有脉冲的特性。雷击过电压大体上可分为直击雷和感应雷2种形式。其中直击雷过电压是指雷电闪络直接击中供电系统当中电工设备的导电部分所产生的过电压。在35 kV供电系统当中，输电线路是最容易遭受雷击的，这也是引发线路故障最主要的原因。（2）内过电压。具体是指由于供电系统内部运行方式发生改变而引起的过电压。内过电压常见的形式有以下2种：1）谐振过电压。这种形式的过电压是系统中电感以及电容等储能元器件在某些特定接线方式下与电源频率发生谐振而产生的。大致可分为3种，即：线性谐振、铁磁谐振和参量谐振。2）操作过电压。通常情况下，为了确保供电系统能够正常运行，或是因为需要对某些故障位置进行切除，系统便经常会借助断路器操作来改变当前的运行方式。可将供电系统看作一个复杂电路，而断路器动作时，会使系统从一种电磁状态转变成另一种电磁状态，在这一过程中，会形成电磁振荡，当电磁能与静电能这两者在电感或电容元器件当中以固有的频率进行转化时，便会使电工设备中出现过电压，即操作过电压。

1.2 过电压的成因及危害

现阶段，在我国大部分配电网中采用中性点不接地方式运行，仅有少部分配电网仍然采用老式的消弧线圈接地。对电网运行的实际状况进行调查表明，在中性点不接地系统中，受电压互感器铁心饱和的影响，易引起较多的铁磁谐振过电压，尽管当前对谐振过电压采取了不少的限制措施，但是仍然不能从根本上解决这一问题，致使熔丝熔断、TV烧毁等现象频频发生。此外，由于中性点不接地运行方式属于单相接地，可维持在2 h内不发生用户断电现象。然而，随着中低压电网的不断扩建，使其线路回路数大幅度增加，线路长度也不断增长，从而导致中低压电网对地电容电流出现猛增，当单相接地时易产生电弧电压，通常高于相电压的3～5倍。在这种情况下，电网中绝缘薄弱的地方容易受放电的影响而被击穿，严重时会引发相间短路，进而导致设备损坏事故，造成停电。采用老式消弧线圈接地的配电网，由于其系统结构的限制，仅能够在过补偿状态下运行，而不能在全补偿状态下运行，因而使得脱谐度整定约在20%～30%之间，严重削弱了对弧光过电压的抑制效果。

2 35 kV供电系统中过电压现象的预防措施

2.1 防治内过电压的有效措施

（1）操作过电压防治。抑制系统操作过电压的方法主要有以下几种：1）外接非线性电阻吸收装置。通过大量的实际应用表明，该方法在抑制操作过电压方面的效果非常良好。氧化锌压敏电阻是诸多非线性电阻吸收装置中抑制操作过电压效果最好的一种，适用于35 kV供电系统当中，该装置具有半导体稳压管的功效，在工频电压下能够呈现出较大的阻值。该装置具有动作快、寿命长、便于维护等优点，在投入运行前及运行过程中，应当做好高压调试工作，这有利于装置达到最佳的运行状态。2）“老练”处理法。这是电力系统中抑制操作过电压最为常用的一种方法，具体包括直流老练法、触头低压大电流和高压小电流等等，通过以上几种方法能够使操作过电压获得有效地抑制。此外，由于灭弧室的洁净度及真空度对触头过电压的倍数影响较大，为此，可通过提高灭弧室的洁净度和真空度来达到降低操作过电压的目的。（2）谐振过电压防治。1）由于消弧线圈调谐中配置了微机控制器，使其具备了自动控制功能，所以在调谐时不需要将消弧线圈退出运行，这在一定程度上弥补了老式线圈的缺陷。为了预防35 kV供电系统中过电压现象，应当对老式消弧线圈进行改造，建议广泛使用新型自动调谐消弧线圈。自动调谐接地补偿装置可将变柜改造为变兼接地变柜，通过装设电流互感器二组、开关二组、二次保护等装置，使消弧线圈成为户外布置。应选用带有载调匝调节方式，且调节档位超过9个以上的消弧线圈，力求实现最小脱谐度。在供电系统正常运行的状态下采用过补偿方式，确保消弧线圈接地回路可以将阻尼电阻串接起来，以达到限制中性点电压的目的，确保脱谐度及中性点的位移电压能够控制在最佳范围内，即一般情况下脱谐度要小于5%，消弧线圈位移电压控制在相电压的15%以内，故障点残流小于5 A。可采取自动或手动的方式，对消弧线圈的分接头进行调整，确保其可以处于最佳的工作点运行，控制残流以达到可靠熄弧的目的，实现远程遥信、遥控、遥调、遥测的功能，提高变电站监管的自动化水平。2）目前，对预防因电压互感器铁心饱和而导致铁磁谐振过电压现象的方式多种多样，虽然起到了一定的预防效果，但是却没有达到理想的预防成效。在部分供电系统中配置了消谐器，然而由于铁磁谐振过电压具有复杂性和非线性量的特征，所以致使输电线路仍然会产生谐振过电压。当35 kV供电系统中拥有多台TV时，仅仅将消谐器装置在某一台TV上是无法消除谐振过电压现象的，必须在保证整个系统参数发生较大变动的情况下，才能达到抑制谐振过电压的目的。若中性点上没有接入消弧线圈，在单项接地产生间歇性电弧的过程中，由于电容会出现多次充放电现象，易导致熔丝熔断或TV烧毁的事故发生。接入消弧线圈之后，电容能够实现对小感抗放电，极大地减小TV中的电流，有效保护输电线路的安全运行。

2.2 防治外过电压的有效措施

（1）架设避雷线。由于35 kV线路的绝缘效果不佳，所以一般不需要在全线架设避雷线。当雷电直击变电站附近的导线时，在导线产生的侵入波会传入变电站，对变电站内的供电设备造成威胁。因此，必须对靠近变电站一段的输电线架设避雷线，一般进线为1～2 m，以降低雷电绕击和反击的概率。为了提升避雷线的屏蔽效果，应当将避雷线对外侧导线的保护角调小一些，从而有利于减少绕击率。（2）安装自动重合闸。线路绝缘自身具备自恢复性能，通常情况下，遭受雷击所产生的绝缘闪络现象会在线路跳闸后自动消除，所以对35 kV供电系统安装自动重合闸装置有利于减少输电线路的雷击事故，进而降低雷击跳闸后造成的线路停电率。（3）中性点非有效接地方式。当前，我国35 kV供电系统通常使用老式的消弧线圈接地和中性点不接地方式，有利于自动消除雷击引起的大多数单相接地故障，确保线路绝缘不产生闪络现象，从而防止建弧，提高抗雷击性能。为了充分发挥该性能，应当确保输电铁塔和钢筋混凝土可靠接地，使接地电阻不受任何因素的影响。（4）增强线路绝缘。对于个别跨越大区域的输电线路而言，其落雷率会明显增高，所以应当采取瓷横担等冲击闪络电压较高的绝缘子或增加绝缘子的片数来达到遏制工频电弧产生的目的，从而减少雷击跳闸事故的发生。

3 结语

总而言之，供电系统是一个非常复杂且规模庞大的系统，在其运行过程中，各种内在因素和外在因素都有可能对系统安全、可靠、稳定运行造成影响，特别是过电压这种现象更是非常普遍。想要进一步预防35 kV供电系统中过电压的产生，就必须采取有针对性的措施来进行防治，只有这样，才能进一步确保供电系统运行的安全性，从而减少故障的发生几率，这有助于提高供电可靠性。

［1］雷楚坚.浅谈电力系统串联谐振过电压的危害及抑制措施.科技资讯，2010（25）

［2］黎雪英.35 kV供电系统谐振过电压的防治.铜业工程，2009（4）

［3］阮绵晖，李升，王彦文.低压供电系统瞬态过电压及其防治.华北电力技术，2002（7）