高电压技术论文 防止过电压引起事故的技术措施

1、 防止过电压引起事故的技术措施防止过电压引起事故的技术措施 班级班级 11 电气本电气本 1 班班 学号学号 4110211140 姓名姓名 陈后亥陈后亥 日期日期 2014.6.1 摘要摘要 当今社会，人们的生产生活都离不开一种能源，即电，但随着电的广泛应用，也出 现了一些危害和不利方面。 而本文就关于电力系统中常常发生的过电压现象的产生原因， 过电压的基本概念与种类， 它具有的危害性以及预防限制过电压产生的有效措施进行了 简单的介绍与论述。 关键词：关键词：过电压、概念、种类、危害、措施 第一章第一章 过电压的基本概念过电压的基本概念 11 过电压的定义过电压的定义 电力系统正常运作状态时

2、，运作的电气设备处于电网的额定电压下，由于雷电、操 作、故障或参数配合不当等因素影响时，电力系统中某些部分的电压会突然升高，超过 了其额定电压，此种电压称为过电压。 12 过电压的分类过电压的分类 过电压总体上可以分为外部过电压与内部过电压。 外部过电压是由雷电击引起的，特点是持续时间短暂，冲击性强，与雷电活动强度 直接相关，而与设备电压等级无关。它根据雷击的位置不同分为直击雷过电压、感应雷 过电压和侵入波过电压。 1）直击雷过电压。是雷电放电进，直接击在输电线路、杆塔或建筑物。损坏电气 设备或送电线路的绝缘。 2）感应雷过电压。雷雨季节会出现带有电荷的雷云，其对地及地面上的一些导电 物体都会

3、有静电感应，即感应出异种电荷，就会产生感应过电压，其对 35 kv 以下的送 电线路和电气设备威胁很大。 内部过电压是由于操作、事故、或其他原因，引起电力系统状态发生变化，从一种 稳定状态变为另一种稳定状态的过程，在这过程中可能产生过电压。由于内部过电压幅 值可达 34 倍相电压，常常会造成电气设备的损坏。内部过电压可分为操作过电压和谐 振过电压。 1）操作过电压出现在系统操作或故障情况下。其还可细分为切除空载线路引起的 过电压、空载线路合闸引起过电压、系统解列过电压以及电弧接地过压物切除空载变压 器的过电压。 2） 谐振过电压是由于电力网中的电容元件和电感元件 （特别是带铁芯的电感元件） 参

4、数的不利组合谐振而产生的。它也可进一步细分为工频过电压和谐振过电压）等。 第二章第二章 过电压的危害过电压的危害 21 雷击过电压的危害雷击过电压的危害 雷击过电压引起暂态高电压或过电压常常通过网络线路藕合或转移到网络设备上， 造成设备损坏。对于中性点不接地的分级绝缘变压器，当雷电波从线路侵入变电站到达 变压器中性点、 系统单相接地、 非全相运行、 特别是变压器励磁电感与线路电容谐振时， 会产生较高的雷电过电压或工频过电压，对分级绝缘变压器中性构成威胁，甚至使绝缘 损坏。 同时雷击产生的电流高达几十至几千安培不等，能引起巨大的电磁效应、机械效应 和热效应。在此有两个方面值得注意，首先，雷电放电

5、在电力系统中引起很高的雷电过 电压，是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一；其次所产生的巨大电流， 有可能使被击物体炸毁、燃烧、使导体熔断或通过电动力而引起机械损坏。 22 操作过电压的危害操作过电压的危害 电力系统改变设备的运行状态、运行方式以及事故处理均是通过倒闸操作实现的。 倒闸操作是变电运行工作中不可或缺的重要组成部份。 由于真空断路器具有运行可靠性 高、维护量少、操作方便等特点，而被大批量大范围的生产与使用。但在运行操作过程 中，过电压却对其损害较大。 23 暂态过电压暂态过电压 危害危害 暂态过电压分为工频过电压和谐振过电压。 谐振过电压在正常运行操作中出现频繁， 其危害性

6、较大，过电压一旦发生，往往造成电气设备损坏和大面积停电事故。中、低压 电网中过电压事故大多数都是谐振现象引起的。 谐振过电压轻者令电压互感器和熔断器 熔断、匝间短路或爆炸，重者发生避雷器爆炸、母线短路、厂用电失电等严重威胁电力 系统和电气设备运行安全的事故。 第三章第三章 过电压的防止措施过电压的防止措施 31 倒闸操作倒闸操作 变电站是电力系统的重要组成部分，倒闸操作是变电运行工作的主要内容，针对变 电站内部产生过电压的种类提出限制过电压措施，指导运行人员正确控制限制措施，以 达到限制过电压的目的。 3.1.1 切断空载线路过电压切断空载线路过电压 切断空载线路是常见的倒闸操作，开关的分闸时

7、间总是存在着一定的差异，无论是 正常操作或故障操作，都有可能出现切除空载线路的情况。切断一条不太长空载线路， 可用图一的等值电路来代替。其中 l 是线路电感和电源漏感，c 是线路对地电容。空载 线路属于容性负荷，空载线路电流过零时，空载线路的电压恰好为最大值。当断路器切 断空载线路时，断路器触头的分离可能在电源相位角为任何数值时发生，如果电流不为 零，触头之间就会产生电弧，线路就没有切断。在断开空载线路时，由于断路器触头间 的电弧可能出现反复重燃，从而使线路上产生过电压，就有可能引起供电系统内部的绝 缘薄弱点闪络造成绝缘薄弱部位击穿，甚至使断路器的触头烧毁。 图一 限制过电压措施： （1）提高

8、断路器的灭弧性能，特别是切断小电流的性能，可以减少甚至消除电弧重燃 的可能性，从而降低或根本上消除空载线路过电压。 (2)采用带并联电阻的开关，如图二所示。 断路器断开线路时，是逐级断开的。主断口 1 先分，并联电阻自动并在主断口旁。由于电阻 r 连接在电源与线路之间，线路上电荷 图二 经电阴 r 向电源泄放，泄放电流经 r 的压降即主断口的恢复电压。如果 r 取得足够小， 就可减少主断口的恢复电压，减少重燃的可能性。 3.1.2 切断空载变压器的过电压切断空载变压器的过电压 断路器能在切断空载变压器的情况下，可有出现过电压，因为二次绕组中没有感应 很大的、阻挠磁场改变的电流，使为数不大的变压

9、器的空载电流被迫立即下降到零，于 是在变压器的激磁电感上，一次将感生很高的电压，引起母线和线路上绝缘薄弱部分出 现事故。 限制过电压措施： （1）可使用带并联电阻的开关，或用防护大气过电压的避雷器来限制。为此目的而装 设的避雷器，冬季不宜退出运行。 （2）将被切空载变压器带有一段电缆或架空线，这就等于加大了开关中流过的电容电 流，会使变压器的特性阻抗减小，故在截流值一定时，过电压将降低。 3.1.3 电弧接地过电压电弧接地过电压 在中性点不接地系统中，当发生一相接地故障时，常出现电弧，由于系统中存在线 路电容和电压互感器电感，极有可能引起线路某一部分振荡，当电流经振荡点或工频零 点时，电弧可能

10、暂时熄灭，之后当故障相上电压升高后，电弧则可能重燃，将造成在正 常相及故障相上出现过电压。 限制过电压措施： （1）为消除电弧接地过电压，可以将中性点直接接地。在发生单相接地故障时，形成 很大的单相短路电流，使回路跳闸，切除故障后再恢复供电。在采用了中性点直接接地 的电网中，各种形式的操作过电压均比中性点绝缘的电网低。 （2）采用消弧线圈消除电弧接地过电压。消弧线圈是一个具有铁芯的可调电感线圈， 装设在变压器或发电机的中性点，降低故障相上的恢复电压，减少重燃电弧的可能性， 从而消除了接地处的电弧以及由它所产生的危害。 3.1.4 谐振过电压谐振过电压 由于电力系统存在一些电感元件，形成了非线性

11、电路，当满足谐振条件时，会引起 过电压，它可以直到进行新的操作使谐振条件被破坏而终止。图三给出最简单的 r 、c 和有关电感 l 的电路。 图三 在正常运行条件下，开始电路运行在感性工作状态，感抗大于容抗，电路不具备谐振的 条件。当感抗等于容抗时，即达到串联谐振条件，在电感、电容两端形成过电压。当电 力系统中发生断线故障或不对称开断故障时， 线路末端又接有空载的中性点不接地的变 压器，将及易形成串联谐振，发生过电压。 限制谐振过电压事故措施： 1） 为防止 220kv 及以上电压等级断路器断口均压电容与母线电磁式电压互感器发生谐 振过电压，可通过改变运行和操作方式避免形成谐振过电压条件。新建或

12、改造工程应选 用电容式电压互感器。 2） 避免断路器断口电容和空母线电压互感器铁磁谐振过电压造成危害的根本措施是采 用电容式电压互感器。 3） 对有发生断路器断口电容和空母线电压互感器铁磁谐振过电压可能的，可采取以下 措施：在出现带断口电容断路器投切空母线时，首先拉开母线电压互感器刀闸，或者运 行人员密切监视空母线电压， 在带断口电容断路器切空母线操作时， 如果出现谐振现象， 尽快拉开断路器两侧刀闸的其中一把刀闸，而在投空母线时，如果在断路器两侧刀闸合 入后出现谐振现象，应尽快合入断路器。 4） 严禁在发生长时间谐振后，合入断路器，将母线电压互感器重新投入运行。电压互 感器谐振消除后（特别是长

13、时间谐振后），应认真全面地检查电压互感器，防止电压互 感器带病投入运行。检查项目包括：外观检查是否渗漏油、测试线圈直流电阻、取油做 色谱试验等 5）在互感器三角绕组开口端接入一个电阻 r，使谐振不能产生，r 的值 35kv 以下电网 中一般在 10100 欧姆的范围内。 32 雷电雷电 雷电是大自然中最宏伟壮观的气体放电现象，其放电时引起的过电压和短路电流，均对 电力系统的安全运行构成巨大威胁。 所以必须采取一定的预防雷电过电压事故措施 ： 1）220kv 线路应全线架设双避雷线。另外根据雷电定位系统以及临近已运行线路 的雷击跳闸情况，如果待建线路所处地区雷电活动强烈，应在设计阶段考虑采用有效

14、措 施。 2） 经常空充的高压线路， 应在线路断开点附近采取防雷保护措施， 应加装避雷器。 3 ）对于雷害事故多发的线路，应通过雷电观测等手段掌握雷电活动规律，找出线 路重雷区和易击点，采取综合防雷措施，提高线路耐雷水平。可以采取的措施主要包括 降低杆塔接地电阻、增加绝缘子片数、架设耦合地线等，对于同塔双回线可以采取不平 衡绝缘措施。 4） 加强避雷线运行维护工作，定期打开部分线夹检查，保证避雷线与杆塔接地点 可靠连接。 5） 严禁利用避雷针、 变电站构架和带避雷线的杆塔作为低压线、 通讯线、 广播线、 电视天线的支柱。 结束语结束语 在实际的各种供配电的管理运行过程当中，电力系统的过电压的现象是时有发生。 尤其对电力系统而言,