电力系统过电压与防雷技术浅析

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1、经验交流电力系统过电压与防雷技术浅析摘要　过电压对电力系统危害很大，尤其是雷电对电力系统的影响，通过了解过电压的特点及其产生的规律，采取相关的技术措施，加强防雷工作，就能有效地对其防护。这对于防止电气设备受到破坏及保证供电系统的正常运行具有重要的意义。关键词：电力系统；过电压；雷电保护；防雷措施；重要性经验交流电力系统的电气设备在运行中除了承受工作电压外，还会遭受到过电压的作用和侵害。过电压从其数值上已远远超过工作电压，它将使电力系统运行的电气设备绝缘受损，设备寿命缩短，甚至造成停电事故，破坏电力设备，因此必须采用有效措施来限制和预防过电压。得益于防雷技术的发展和创新，采取相关

2、的技术措施能有效地减少雷电对系统及设备的危害，保证供电的正常运行。本文结合过电压的特点及雷电的危害，对电力系统中主要防雷措施的具体运用进行了总结。1电力系统的过电压过电压是指电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压的现象。按其起因及持续时间，可分为内部过电压和外部过电压两大类。1.1内部过电压电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压称为内部过电压，又分暂态过电压、操作过电压和谐振过电压。暂态过电压是由于断路器操作或发生短路故障而使电力系统经历过渡过程后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压，又称工频电压升高[1]。常见的有：①空载长线电容效应。②不对称短路接地。

3、③甩负荷过电压。操作过电压是由于操作断路器或发生短路而引起的衰减较快、持续时间较短的过电压，常见的有空载线路合闸和重合闸过电压、切除空载线路过电压、切断空载变压器过电压和弧光接地过电压[2]。谐振过电压是电力系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的瞬间高电压。一般按起因分为线性谐振过电压、铁磁谐振过电压和参量谐振过电压。内部过电压的幅值一般不超过电网额定电压的3~3.5倍，对供电系统的危害较小[3]。这是因为它比大气过电压小得多，且电气设备和线路在设计时的绝缘强度留有一定的裕量。1.2外部过电压外部过电压又称雷电过电压或大气过电压，是由大气中的雷云对

4、地面放电而引起的，主要有直击雷过电压和感应雷过电压两种。直击雷过电压由雷电流通过被击物在阻抗上产生的压降和兼有雷电通道的电磁场的感应电压共同组成，其幅值极高；感应雷过电压是在输电线路附近地面遭到雷击时，由电场和电磁场的剧烈变化形成的过电压，这种过电压多数为正极性，波前时间约l0us，其幅值一般不大于500kV，对60kV以下的线路有击穿的危险[4]。2雷与防雷设备2.1雷电基本知识1）雷电的形成经验交流雷电的形成过程可分为气流上升、电荷分离和放电三个阶段。在雷雨季节，地面上的水分受热变成蒸汽上升，与冷空气相遇之后凝成水滴，形成积云。云中水滴受强气流摩擦产生电荷，小水滴容易被气流

5、带走，形成带负电的云，较大水滴形成带正电的云。由于静电感应，大地表面与云层之间、云层与云层之间会感应出异性电荷，当电场强度达到一定值时，即发生雷云与大地或雷云与雷云之间的放电。据测试，对地放电的雷云大多带负电荷。当其电场强度达到25~30kV/cm时，使附近的空气绝缘破坏，便产生雷云放电[5]。典型的雷击发展过程如图1所示。图1雷云对地放电示意图2）雷电的特点及作用形式（1）雷电的特点雷电流是一种冲击波，雷电流幅值Im的变化范围很大，一般为数十至数千安培，其破坏性极大。雷电流幅值一般在第一次闪击时出现，也称主放电。典型的雷电流波形如图2所示。图2雷电流波形示意图雷电流一般在5μ

6、s左右增长到幅值Im，雷电流在幅值以前的一段波形称为波头；从幅值起到雷电流衰减至Im/2的一段波形称为波尾。2）雷电的选择性通常雷击点选择在地面电场强度最大的地方，即地面电荷最集中的地方，从那里升起迎面先导。地面上导电良好和地形特别突出的地方，集中了更多电荷，电场强度也就越大，成为遭受雷击的目标。例如旷野中孤立的大树、高塔或单独的房屋、小丘顶部、建筑物最高的尖顶、屋脊、烟囱、避雷针、避雷线等，都是最容易遭受雷击的地方。3）雷电击的基本形式①直击雷当雷云飘近地面时，就在附近地面特别是凸出的树木或建筑物上感应出异性电荷。电场强度达到一定值时，雷云就会通过这些物体与大地之间放电，发生

7、雷击。这种直接击在建筑物或其他物体上的雷电叫直击雷。②感应雷当建筑上空有雷云时，在建筑物上便会感应出相反电荷。在雷云放电后，云与大地电场消失了，由于屋顶上仍聚集大量电荷，因此地面会感应产生较高电压，造成屋内电线、金属管道和大型金属设备放电，这里的感应电荷主要是由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的，所以称为感应雷。经验交流③雷电波侵入当输电线路或金属管路遭受直接雷击或发生感应雷，雷电波便沿着这些线路侵入室内。雷电波侵入造成的事故在雷害事故中占相当大的比重。④球形雷球形雷