高压电工进网作业许可培训 过电压保护

高压电工进网作业许可培训第十四讲

过电压保护

一、过电压概述

1、过电压及其危害

电力系统运行中，出现危及电气设备绝缘的电压称为过电压。电气设备正常运行时，所受电压为其相应的额定电压。由于受各种因素的影响，如：雷击或电力系统中的操作、事故等原因，使某些电气设备和线路上承受的电压大大超过正常运行电压，危及设备和线路的绝缘。引起设备绝缘击穿损坏，不仅中断供电，甚至引起火灾，造成电力系统的极大破坏。

2、过电压分类：雷电过电压与内部过电压

雷电过电压与气象条件有关，是外部原因造成的，又称大气过电压或外部过电压。

内部过电压是由电力系统中内部能量的传递或转化引起的。内部过电压又分为工频过电压、谐振过电压和操作过电压。

3、雷电过电压

1）雷云形成

2）雷云放电：

天空中两块带异号电荷的雷云相互靠近时，当空气绝缘击穿时就发生空中闪电，雷云较低时，就会对地面上的建筑或高大树木放电。

雷云放电大多数要重复2~3次。第一次放电过程是分级的，分为先导放电电流、主放电电流和余辉放电电流。主放电时电流很大，，能达几千

。余辉电流很小，安甚至几十、上百千安，但时间很短，只有50~100s

但时间较长。

雷击时，强大的雷电电流快速流过被击物体，产生很高的冲击电压，冲击电压与雷电流大小和被击物体冲击电阻大小有关。

3）直接雷击过电压

雷云直接对电器设备或电力线路放电，电流流过这些设备时，在流径的阻抗上产生冲击电压，引起过电压，称为直接雷击过电压。

4）雷电反击过电压

雷云对架空电力线路的杆塔顶部放电，雷电流经杆塔入地时，在杆塔阻抗和接地阻抗上存在电压降，因此在杆塔顶部出现高电位，这个高电位作用于线路的绝缘子上，如果电压足够高，有可能产生击穿，对导线放电，这种情况称为雷击反击过电压。

5）感应雷过电压

雷电时，在导线上会感应出大量的和雷云极性相反的束缚电荷，形成雷电过电压。

6）雷电侵入波

因直接雷击或感应雷击在输电线路上形成迅速流动的电荷称它为雷电进行波。雷电侵入波前行时，如遇断路，或变压器线圈尾端中性点时，会发生波的全反射，于侵入波迭加，过电压增加一倍。

4、内部过电压

1）工频过电压

电力系统中的工频过电压一般由线路空载、单相接地或三相系统中发生不对称故障时引起。在中性点不接地的系统中，当发生单相接地故障时，其

；高电压长线路空载运行时，电容电流流经感抗后使线路未端电压升高。

工频过电压的特点是持续时间较长。

2）谐振过电压

在串联电路中，当容抗和感抗相等时，会发生串联谐振，这时电感、电容两端的电压是总电压的Q倍。这就是串联谐振。

由铁磁谐振引起的过电压持续的时间长，而且由于频率低，会引起电压互感器铁芯严重饱和，而导致电压互感器损坏和阀形避雷器爆炸。

3） 操作过电压

操作过电压是指电力系统早由于操作或事故，使运行状态发生改变，而引起相关设备（电容、电感）上的电场、磁场能量相互转换引起的过电压。

二、 直接雷击过电压保护

为防止直接雷击电力设备，一般采用避雷针或避雷线。

1、 单支避雷针的保护范围

1） 地面上：保护半径15x r hp =⋅

2） 避雷针1/2高度以上()x x r h h p =-

3） 避雷针1/2高度以下(152)x x r h h p =⋅-

2、 两支等高避雷针保护范围

两针间距D 与针高h 之比不宜大于5

3、 多支避雷针的保护范围

4、 单根避雷线的保护范围

5、 两根避雷线的保护范围

三、 雷电侵入波防护

1、 变电所进线段保护

2、 变电所母线防雷保护

3、 变压器中性防雷保护

4、 配电变压器防雷保护

四、 过电压保护设备

1、 保护间隙

2、 阀型避雷器

阀型避雷器最基本的构造元件是火花间隙(简称间隙)和非线性工作电阻片(简称阀片)，它们串联叠装在密封的瓷套管内。当电力系统出现危险的过电压时，间隙很快被击穿，冲击电流通过阀片流入大地。当线路上的过电压消除之后，火花间隙将工频续流迅速切断(火花间隙不会被正常的工频电压击穿)，使线路与大地保持绝缘，恢复正常的运行。

根据结构性能和用途的不同，阀型避雷器主要有以下几种型号：

(1)FS型避雷器。这是一种普通阀式避雷器，结构较为简单，保护性能一般，价格低廉，一般用来保护10kV及以下的配电设备。如配电变压器、柱上断路器、隔离开关、电缆头等。

(2)FZ型避雷器。这种避雷器在火花间隙旁并联有分路电阻，保护性能好。主要用于3～220kV电气设备的保护。

(3)FCD型避雷器。这是一种磁吹式阀型避雷器，火花间隙不但有分路电阻，还有分路电容，保护性能较为理想，主要用于旋转电机的保护。

3、金属氧化物避雷器

金属氧化物避雷器是目前国际最新的过电压保护器。由其核心元件采用氧化锌电阻片，与传统碳化硅避雷器相比，改了避雷器的伏安特性，提高了过电压通流能力，从而使避雷器特征的根本变化。

当避雷器在正常工作电压下，流过避雷器的电流仅有微安级，当遭受过电压时，由于氧化锌电阻片的非线性，流过避雷器的电流瞬间达数千安培，避雷器处于导通状态，释放过电压能量，从而有效地限制了过电压对输变电设备的侵害。

工作条件

1、环境温度不高于+40度，不低于-40度。

2、海拔高低不超过1000-2000m（高原地区应在订货时注明）。

3、交流系统频率50HZ或60HZ。

4、长期施加在避雷器上工频电压不超过避雷器持续运行电压。

5、最大风速不超过35m/s。

6、地震烈度7度及以下地区。

7、污秽地区要注明。

18、与FZ型避雷器残压相比，FS型避雷器具有（）特点。

A 残压低

B 体积小

C 有均压电阻

25、接于电力系统的非主进电缆及重要电缆每1～3年应进行一次预防性试验，且最好在夏、冬季节土壤比较干燥时进行。（）

31、电力电缆中，保护层保护电缆免受外界杂质和水分的侵入，以防止外力直接损坏电缆。（对）