浅析高压供用电系统过电压事故防范

浅析高压供用电系统过电压事故防范

柏醒忠

江苏省盐城技师学院 224002

摘要:由于动力系统在国民经济生产中的重要性，因此动力系统的安全问题引起了人们更多的关注，怎样管理动力系统中的过电流并采用合适的保护措施，显得尤为重要，本文首先分析了电力系统过电压的概念，其次分析雷电过电压、内部过电压产生原因，最后提出雷电过电压保护措施，以供同行参考借鉴。

关键词:电力系统；电气设备；过电压

通常把内部过电压分成在静止状况下的过电压和操作过电压，但对于这二类过电压可以很好理解，静态过电压主要是在系统工作的过程中，因为系统的工作故障而产生的过电压，而其中的操作过电压正是由于在对装置实施操纵的过程中，因为人为的因素所产生的操作失误而使电压突然增大，因此这些情况的产生往往带有随机性较强的特征。

1电力系统过电压的概述

在正常情况下，如果系统电源处于正常运行状态，那么此时仪表电源应在正常运行电压下完全绝缘，但在接受雷击时或由于操作疏忽使仪器出现意外故障，会导致局部电流超出整个系统的估值范围，所以这个现象也被叫做过电流。我们可以把这个现象分为二类，室内的过电流和大气过电压。内部过电压的产生原因，通常由于人们在对设备进行应用的过程中，或是由于个人的因素而操作失误，又或者说是由于线路设备在运行的时间因为长期没有人负责管理，而出现了短路故障甚至接地电流的存在现象而使得局部电流骤然增大而超过了所规定的范围，从而所形成的反应现象会对整个系统形成了一定的危险，所以总结一下内部过电压的形成机理就是由于在整个系统内的电磁能过于集中和形成了冲击而造成的。

2雷电过电压

包括直击过电压和感应雷电压。直击电压是由一道闪电形成的一个脉冲电压降且直接过雷电通的感应电磁场技术，其信号幅值通常很高。过电流是由传输线周围发生闪电时电场和电磁技术的强大变化引起的，由于电场与电磁场技术的强烈改变而产生的过电流，此类过电流大部分都是正极性，波前的持续时间大约l0us，其信号幅值通常都不超过500kv，但对60kv以内的线路有断裂的危害。

3内部过电压

供电系统在正常工作过程中，由于人为的开关动作或故障而造成的工作状态出现了变化，而这会就在变化过程中造成系统内的电气能产生振荡现象，这便是俗称的室内电流。操作过电压倍率，事实上产生的操作过电压信号幅值和控制系统中最大操纵相电信号幅值之比，也叫做操作过电压倍率k。属于随机变量，和系统结线类型、容积及技术参数、中性点连接方法、剩余电流断路器特性、母纫出现回路数及系统运行、作业方法等因素相关。

切断式电感负载中的过电压，由于多是传播时间甚短的高频震荡波，对绝缘的影响也和雷电喷气冲击波差不多，所以完全可以用磁吹避雷器或金属氧化物避雷装置进行控制，在必要时也用普通的避雷装置进行控制。带有并联电流的断路器，它能够有效地控制切断电感负载所引起的电流。在中性点或电压上不接地的供电系统中产生单相接地电弧后所形成的过电压电流，对电力设备的电路绝缘基本是没有任何危害的。要是中性点经消弧圈接地，在多数情况下不能干扰正常工作而能消除单相故障产生的瞬时接地电弧，并使这种过电流值不大于2.3倍单相电压。减少因为变压器电流的一相“反倾”所形成的过电流的主要办法，是通过变化电力网中电感和容量之比，或用电流使在传输电路中的损失增大，从而控制振荡。

4雷电过电压保护

避雷装置是用作雷电过电压防护的主要装置之一，避雷器配置在布置于电线与大地中间，与防护装置呈串联状，是作为预防过电压的主要措施之一，在闪电出现时，导线产生过电压的状况下，避雷装置就会释放出电压电荷，以维持导线的电流在规定范围内，从而保护电线的绝缘不被破坏，并维护供电系统的正常工作。

4.1架空送电运行线路的防雷保护架空送电运行线路的防雷保护

减小避雷线上的连接阻力或适度提高线路绝缘，均可减小反射闪络。个别杆塔也是采用管型避雷装置防护。有时使用了减小线路绝缘电阻上的工频均匀电荷强度的方法，使在冲击闪络后时不会变成稳固的电力拱圈。充分考虑到雷击现象中大部分为单相接地，电网中性点可以选择不进行连接的方法，从而增加供电系统的安全性。使用手动重合闸或使用双回路式(或环网)的供电系统。

4.2变电站的防雷保护

针对变电站，对直击雷的防范主要采取避雷针及避雷线，对侵入波的则采取阀型避雷及进线防范。凡是没有全线架设的避雷线路，就必须在距变电所二千米以内的地段装设避雷线路或管型避雷装置，这样的话就可以在该线被直击通信设施中时加以可靠的保障，闪电波也不易侵袭进行。

4.3对变压器保护和电力设备防止雷电侵入波的防护

入侵波也是防雷设施的重点，因为入侵波对变电站内变压器等电力设备的危害是非常巨大的，当入侵波进入后电力设备内部将会形成过电压，进一步危害电力系统工作的安全。所以除进行进线防护以外，还要使用阀式避雷装置时进行防护，应该注意到被防护装置上的电流u，因为以下几个因素，就会达到避雷器残压UBC的额定最大。避雷器通过与被保护设备相连的电子传感器，和被保护设备中绝缘的等值电容器构成震荡电路。在振荡过程中，电感中的感应电势值和残压迭加，并共同作用于被保护的电气设备。这个结果也叫做“距离影响”。若参照被保护工作设备上的与行波反号的工频电压，则由于振荡很强，UBC大得更多。流过避水器的雷电压波前的规定值为(8us)时，实际残压将大于测量者所隈取的数值。这个效果也叫做“雷电流波形效应”。

因为在避雷器的连接导线和接地电阻上的压降和避雷装置老化等因素，实际残压可能大于最大额定值。所以，在被保护装置的最大承受电流与避雷设备残压间要保持合理的间距。而阀式避雷设备与被保护装置之间的最高容许间距也同以上诸因素密切相关，除对新建高压变电所外，一般还可按过电压防护规程中所规定的标准数值来确定。

4.4电缆线路的防雷保护

光缆线路通常都没有遇到直击雷，但雷电过电压却可以经由相连的架空线路直接入侵，因而须考虑对闪电攻击波的防护。光缆的短波阻抗值很小，约为架空线的一/10，因此当入侵的雷电过电压从光缆二端来回反射过来时，就对短缆也有机会形成很大的过电流，因此需要装设避雷器配置防护。避雷器型式主要有安装在光缆的始端、末端和二端等方式。

4.5架空配电网的防雷保护

对于3~10kv用钢筋混凝土杆的线路，通常选用瓷横担，但如使用铁横担，则宜用高于上一级绝缘水平的高压铁支柱绝缘子，并尽可能减少或切断故障时刻，以降低雷击跳闸率和断线电流等发生。此外，按避免侵入波的特点，在入线路上还应当装有避水器或防护间隙，和短段的避雷线等保护措施。对于3~10kv配电变压器，可以使用气阀式避水器防护。也可用二相用避雷器或是一相用间隙保护器，但是在同一个输配电网络中，间隙应该装在一个相等线上，或是三相电源中都用间隙保护，保护装置也应该尽可能地贴近于变压器防护范围，其连接线路也应该与变压器的低压侧中性点以及对中性点电压击穿保险装置的接地端子(对中性点不接地的电网)以及金属外壳联系起来并相接。

5结语

综上所述，首先，建立预防管理体系，即所有预防措施都必须落到实处，必须对一切从事超高压技术电力系统和有关的工作人员加以训练，使他们认识到过电流的风险，并制定具体的工作细则和过电流事件的紧急预案。各个工作环节都需要设定过电压安全责任人，一旦出现事故进行问责。然后，定期的开展全国过电压防护工作会仪，除总结交流经验之外，还开展技术培训，并布置好当年的全国过电压防护工作。再次，进行了过电压的年度检测工作，特别是雨季的防雷检测工作一定要规范，在检测中可采取分片互查的方法进行。