(完整版)技术交流过电压保护..

过电压保护技术交流

资料1：《高电压技术》中国电力出版社，作者：周泽存、沈其工、方瑜、王大忠

资料2：《过电压保护原理与运行技术》中国电力出版社，作者：陈慈萱。

资料3：国网武汉高压研究院产品功能试验报告（（2007）电器字第189号）。

前言

在资料2前言这样描述：“电力系统的工作可靠性是与其绝缘水平和过电压大小密切相关的……。据统计，在电力系统各种事故中，绝缘事故占主导地位，而在绝缘事故中由于过电压引起的事故又占主导地位。过电压保护工作做好了，不仅可以使电力系统安全运行，而且还能降低电力系统的造价与运行维护的工作量”。

一、过电压的危害及产生的根源

1、危害

过电压是电力系统安全运行最大杀手，系统故障及事故都是由过电压引起。过电压不仅造成事故且加速系统绝缘累积老化，而且直接引发绝缘击穿发生故障，对电力系统安全运行造成严重危害。

2、过电压产生的根源

系统受到的“激励”能量注入到系统电感、电容中，电感电容储存的非工频能量相互交换产生过电压，系统存在很小的电阻消耗此能量，经过700～1500ms 完全消失。

二、过电压的分类

过电压分为：内部过电压和外部过电压。

内部过电压分为：工频过电压、操作过电压、谐振过电压、断线谐振过电压、

PT饱和过电压、单相弧光接地过电压等。

外部过电压：雷击过电压或者说大气过电压。

这里要强调的是：

◆内部过电压是以相电压为基数，单相弧光接地3.5倍；一般操作过电压

2.8倍（电容器开断过电压有可能超过），内部过电压避雷器是不允许动作的，也就是说单相弧光接地

3.5倍过电压避雷器不允许动作，2.8倍的操作过电压避雷器更不能动作。电容器开断过电压有可能很高，标准图集才使用避雷器。

◆相间没有过电压。所有的高电压技术书只谈相对地过电压，而不谈相间过电压，是因为相间没有过电压。因为相间有有功负荷，负荷就有电阻成分，不可能产生过电压。组合式过电压保护器保护相间过电压纯属伪命题。

图1 相间电路等效图

将上图等效为一个RLC二阶串联电路，将是一个过阻尼电路，不可能产生过电压。

◆外部过电压是以线电压为基数，避雷器U1mA参考电压是线电压的2.3倍，内部过电压不允许避雷器动作，3.5/√3 = 2.02 这是避雷器U1mA的参考电压理论依据，根据运行经验及考虑电压波动，因此，U1mA参考电压是线电压的 2.3倍。

内部操作过电压2.8倍的相电压= 2.8/√3 = 1.62倍的线电压，1.62远小于2.3，用氧化锌制作“过电压尖峰吸收器”根本不可能吸收操作过电压。

过电压抑制柜（聚优柜）纯属一个玩概念的产品，就是PT、避雷器柜。

听起来很完美，避雷器损坏后脱离系统。

在标准中避雷器是不允许放在小容量高压熔断器下侧的，如电压互感器的熔断器下侧，这是因为雷击放电电流很大（几kA），高压熔断器瞬间熔断，造成系统失去避雷保护。

再者中性点不接地系统即使金属性接地流过接地点的电流就是系统电容电流，自脱离的熔断器额定电流到底选多大，5A、10A、20A电容电流的系统，自脱离熔断器怎么选？

氧化锌都有一个U1mA参考电压的门槛值，单相弧光接地时安装在PT中性点的氧化锌一次消谐器不允许动作，否则会发生爆炸，因此它的必须躲过单相弧光接地中性点最大的过电压，U1mA设置会很高，PT铁磁谐振时，氧化锌一次消谐器就不可能动作。

中性点虚拟接地过电压保护装置原理

一、供电系统可以等效为一个RLC二阶电路

如图2，为一段母线的供电一次图。

图2

图2的供电系统图，可以等效为图2，一条供电线路。

图3

图3中，由于负载为中性点不接地，系统输电线路对地，可以等效为一个RLC电路，如图4.

图4

RLC电路根据电路中R的大小可以分为：

⑴过阻尼。R大于临界值时

⑵临界阻尼；R等于临界值时

⑶欠阻尼；R小于临界值时

④零阻尼情况 R = 0

二、欠阻尼

如图3，这里不再累述二阶电路的推计算过程，我们直接引用二阶电路的结论。

固有角频率，也称无耗角频率：

衰减系数：（或用µ表示）

衰减振荡角频率，也称有耗角频率：

可以定性分析：若电路中L、C一定，

⑴R越小，衰减系数µ就越小，振荡频率 d就越大。电路过渡过程的振荡性就会越强，过渡过程时间也会越长，电压和电流衰减越慢，电压和电流振荡越剧烈。

⑵可以想象，若R＝0，则过渡过程会无休止地进行下去。

⑶R越大，衰减系数µ就越大，振荡频率 d就越小大。电路过渡过程的振荡性就会越小，过渡过程时间也会越短，电压和电流衰减越快，电压和电流振荡越不剧烈。

L、C具有记忆功能，当系统运行状态改变时记忆改变前一刻的能量，然后L、C交换能量振荡产生过电压，R具有阻尼L、C交换，拟制L、C振荡电压的幅值，随着R的增大，R决定着衰减速度，L、C振荡衰减越快振荡电压越小，振荡频率越低，直至过阻尼。

三、供电系统是欠阻尼的二阶电路

供电系统中由于输电线路中的电阻成分R消耗有功功率，因此系统中R越小越好，因此系统中R的阻尼极小，系统处在严重的欠阻尼状态，且系统L、C 振荡衰减很慢，这就带来系统的过电压水平高，系统不稳定容易发生谐振等。

供电系统中由于输电线路中的电阻成分R极小是系统各种过电压的根源。

《高电压技术》指出：系统无耗自振频率ω0= 1/√LC，衰减系数μ=R/2L，当ω0是电源频率整倍数时，系统如有风吹草动，就会发生事故。有些系统当操作人员拉开开关突然进线跳闸，就是属于这类情况。

《高电压技术》给出了系统过电压水平与系统参数的关系图，如图5。从图中可以看出，当μ/ω0 > 0.3时，系统谐振的过电压水平就小于相电压的2.0倍。

但是，多数系统的μ/ω0 < 0.2，系统谐振时过电压水平很高，其操作过电压水平很高，以致系统绝缘无法承受而发生故障及事故。