配电网的内部过电压防护

配电网的内部过电压防护

Xia Zhen-Fei1

Longyuan Inner Mongolia Wind Power Co., Ltd. , Inner Mongolia

Hohhot 010080;

摘要：配电网通常是指63kV及以下的电压等级，直接向广大用户馈电的电力网。配电网的过电压问题与高压、超高压电网是有区别的。在内部过电压方面，要注意特有的内部过电压问题，以及与高压电网相比，易发生的断线引起的谐振过电压问题。这些过电压问题严重地威胁着电气设备的绝缘和电网的安全性。因此，只有系统地分析这些过电压问题的形成过程及其影响因素，才能合理有效地采取防护措施，保证电网安全可靠运行。

关键字：配电网；过电压；内部过电压；防护措施

Abstract: Distribution network usually refers to the 63 kV and under voltage levels, and directly feeds to the broad masses of users of the network. Compared with the high voltage and ultrahigh voltage power grid, the overvoltage problems are different. At the internal overvoltage aspects ,we should pay attention to special overvoltage problems, as well as compared with high voltage power grid, being vulnerable to break causes resonance overvoltage. These overvoltage problems seriously threaten the electrical equipment insulation. Only the system analyses the formation process of the overvoltage and the influencing factors, and can it reasonably take protective measures to ensure the safe operation of the power grid.

Key words:distribution network; overvoltage; internal overvoltage; protective measures

0引言

配电网具有设备多和分布广的特点，它直接担负着向广大用户供电的任务。如配电网中发生过电压事故，不但会影响用户用电，而且还可能威胁人身安全。电力系统的工作可靠性是和过电压的大小密切相关的。如果发生了过电压，可能会造成电力系统绝缘或保护设备损坏。一般来说，过电压分为外部过电压和内部过电压，内部过电压包括操作过电压，谐振过电压和工频过电压。下面作介绍，

并提出相应的防护措施。

1 配电网操作过电压

在电力系统中，常用的储能元件是电感和电容元件。操作过电压是指，当工作状态由于操作事故而发生变化时，将发生振荡过程，在这个过渡的过程中，由于电感中的磁场能会在某一瞬间转化为电容中的电场能，从而产生几倍于电源额定电压的过电压。操作过电压一般会在几ms至几十ms后就会消失的。

形成操作过电压主要取决于电力系统的本身属性。因此，这种过电压的幅值大小一般与其电源额定电压成正比关系。过电压的幅值大小主要是由高相电压幅值的倍数来表示。操作过电压的幅值与电气设备的本身属性，以及系统本身的结构参数、运行操作和故障类型等因素都有着关系，因此，它是随机的。在不接地的电力系统中，操作过电压主要分为弧光接地过电压，开断感性负载引起的过电压和投切容性负载引起的过电压等]1[。

目前，城市与农村的电网改造已经在我国大范围的推广。特别是网络的结构参数以及运行参数，它们都发生了变化。其主要表现在线路中的电容电流增大，电缆线路增多，配变容量增大，输电线路的条数增加，每条线路的负荷电流减小，以致一部分线路在低峰时段，成为了空载运行的线路和空载运行的配变。

1.1 分闸空载线路过电压

切空线是电力系统中常有的操作。在开断过程中，若断路器发生重燃，使线路积累了电荷，并引起电磁振荡，会出现过电压。这种过电压不止幅值高，且持续时间长，可达0.5～1个工频周期以上，是220kV及以下电网确定操作绝缘水平的依据。

限制空载线路分闸过电压的措施：

（1）、提高断路器的灭弧性能，特别是提高切断小电流或者是电容电流的性能，减少电弧重燃的可能性；

（2）、在线路末端和电缆分支箱中加装避雷器降低过电压的倍数。

1.2 合闸空载线路过电压

空载运行的线路引起的合闸过电压是决定超高压电网绝缘水平的重要因素。空载线路的合闸过电压有两种形式：一是具有计划的合闸运行，合闸后，在线路上，各节点电压由初始零值变到工频稳态电压值，这个工频稳态值主要取决于电容效应，这个过程出现了振荡过电压。另一种是重合闸运行，由于残余电压的存

在，三相重合闸引起的过电压要比计划性合闸运行下的过电压更为严重]2[。

1.3 空载变压器分闸过电压

在电力系统运行中，常有电感性负载的分闸操作，在这些操作过程中可能会出现幅值较高的过电压。

在电力系统中，感性负载主要是空载运行的配变和电源变压器。当切断感性负载时，就会引起内部过电压，这其中缘由主要取决于开关的截流，正是因为分段开关的这种作用，使得线路电感上储存的磁场能转变为线路电容中储存的电场能，从而产生分空变过电压。尤其对中性点不接地的空载配变被切断时，所产生的过电压要到达4～7倍的高电压。

因为切断空载运行的配变引起的过电压频率高，能量小，较易限制。因此其常采用的限制措施为，投入运行能够防止引起大气压过电压的避雷器，一般情况下它是不允许退出运行的。

1.4 间歇性接地过电压

在中性点非接地的系统中，当发生单相接地短路时，经常会有电弧出现。因为系统中电容和电感的存在，使得一部分输电线路之间发生振荡的情况。只有当过振荡零点和工频稳态零点时，电弧才可能达到瞬时熄弧。当故障相的电压升高时，电弧又将重新燃起，这样就会在各相中发生内部过电压。目前，我国电力行业的标准——DL\T620一1997“交流电气装置的过电压保护和绝缘配台”中规定：3～lO kV的系统是不允许直接和发电机连接的，而是由架空线构成的。当发生单相接地短路时，其电容电流大于10A，并且又需要在接地短路下运行时，中性点需要通过消弧线圈进行接地。当单相接地短路发生时，特别容易转变成为两相接地故障和三相接地故障]3[。

在中性点非接地系统中，由弧光接地引起的过电压事故发生的概率高，事故持续发生的时间长，引起的内部过电压的幅值倍数达3．5倍。由于其电容电流过大，以致电弧不能熄弧。

根据运行的经验可以得到：弧光接地过电压和其他谐振过电压都会可能得ZnO避雷器被击穿而损坏。

限制由弧光接地引起的过电压的措施主要是在中性点上采用消弧线圈接地的方式。在中性点上采用消弧线圈接地，能够实现故障的快速切除，过电压持续时间得到缩短．从而达到弧光接地过电压得到抑制的目的，这样就避免了事故扩