关于电气中压系统过电压的论述

王高尚 张会妍 李永记

（上海康恒环境股份有限公司，上海 青浦区 201703）

1 中压系统过电压的种类

电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高，属于电力系统中的一种电磁扰动现象。电工设备的绝缘长期耐受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统安全可靠地运行。研究各种过电压的起因，预测其幅值，并采取措施加以限制，是确定电力系统绝缘配合的前提，对于电工设备制造和电力系统运行都具有重要意义。

中压系统的过电压分为外部过电压和内部过电压，其中外部过电压主要表现为大气过电压（也叫雷电过电压），内部过电压主要有：工频过电压、操作过电压、谐振过电压、弧光接地过电压等等。外部过电压是由直击雷引起，特点是持续时间短暂，冲击性强，与雷击活动强度有直接关系，与设备电压等级无关。其防护措施主要是：防雷接地线、避雷针、避雷器等措施。在此，我们不做重点论述，主要是讨论一下内部过电压的防护。

2 几种过电压的特性及防护措施

2.1 工频过电压

由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起，特点是持续时间长，过电压倍数不高，一般对设备绝缘危险性不大，但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用。所以工频过电压对于传统的用电企业的影响不是很大，正常的用电设备及电缆线路都可以承受。

2.2 操作过电压

操作过电压主要是由于真空断路器在关合、开断变压器、电动机和电抗器等感性负载时，容易产生截流过电压、多次重燃过电压及三相同时开断过电压。这些过电压不但具有比较高的幅值，而且振荡频率非常高。最容易破坏感性设备的匝间绝缘，所以针对这种操作过电压，开关行业提出不仅要降低过电压幅值，而且要降低过电压振荡频率。由于真空断路器很强的灭弧能力，在电弧过零点之前被强行截断。截流后电感中的磁能在向杂散电容充放电的振荡过程中，产生过电压。这种过电压，主要产生在相间，一般为额定相电压的3～4倍。

2.3 谐振过电压

是由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起的，特点是过电压倍数高、持续时间长。谐振过电压的幅值一般为额定电压的2.5～3.5倍。

2.4 弧光接地过电压

形成弧光接地过电压的基础是间歇性电弧。当中性点非直接接地系统发生单相间歇性弧光接地（以下简称“弧光接地”）故障时，由于电弧多次不断的熄灭和重燃，导致系统对地电容上的电荷多次不断的积累和重新再分配，在非故障相的电感—电容回路上引起高频振荡过电压。对于架空线路，过电压幅值一般可达3.1～3.5倍相电压。以电缆线路为主的供电电网，绝缘击穿或电弧重燃时过渡过程中的高频电流，可达数百安培甚至上千安培。高频电流过零点电弧熄灭的可能性大大提高，电缆线路弧光接地时，非故障相的过电压可达4～7倍。

3 几种过电压的防护措施论述

通过对以上几种过电压的特点分析，我们可以了解到在中压系统中，对于操作过电压、谐振过电压和弧光接地过电压的防护是非常重要的，他们都有一个共同的特点就是：过电压的幅值高、振荡频率高、持续时间长。

目前对于操作过电压的防护措施主要是在中置柜内增加组合式过电压保护器来进行防护，而谐振过电压和弧光接地过电压主要是在系统加装过电压抑治柜来进行防护。首先我们来讨论一下中置柜内增加组合式过电压保护器来防护操作过电压的必要性：我们知道在中置柜内加装组合式过电压保护器相当于我们人为的在线路回路中加装了一个绝缘薄弱点，而这个绝缘薄弱点必须要满足的条件是：当操作过电压产生的时候，必须第一时间通过这个绝缘薄弱点对地释放过电压，进而保护线路及电气设备不受操作过电压的冲击而发生损坏。因此我们人为设置的绝缘薄弱点必须要达到：

1、快速释放过电压且自身不会因过电压而击穿损坏，

2、即便自身损坏也不能因为过电压保护器而影响到开关柜以及母线的安全运行。

我们知道，组合式过电压保护器在中置柜内的普及应用已经有十几年的时间了，之所以普遍采用是因为组合式过电压保护器对于防止操作过电压是有很显著的好处的，传统避雷器主要是吸收相对地的过电压，对于相间的操作过电压起不到保护作用，但随着越来越多的组合式过电压保护器的应用，也出现过很多因为过电压保护器自身的原因（氧化锌阀片通流量不够、保护器密封性不好内部受潮、阀片长期运行老化等）发生爆炸的情况，而保护器爆炸带来的危害是：轻则开关柜受损、重则整段母线停电，造成用户的损失是非常大的。因此非常有必要选用具有防爆功能的组合式过电压保护器，这样对于系统的安全运行才会有保障。

对于谐振过电压和弧光接地过电压，我们通过在中压系统的母线上增加过电压抑治柜，基本上能够有效防止谐振过电压和弧光接地过电压的产生，而即便产生了，也能够第一时间通过过电压抑治柜内的专用过电压吸收装置对地释放掉，且过电压吸收装置是具有外部防爆保护的，对于系统的过电压防护起到了很好的优化作用。