吴连峰

[摘 要] 对日常工作中常见的电气设备过电压现象产生的原因及特征进行了综合分析，结合多年的工作经验提出对电气设备过电压现象的防范措施和相关处理方案。

[关键词] 电气设备;过电压;处理方案

据相关事故统计分析，由过电压所引起的电气设备绝缘损坏事故在电力系统故障中占到主导地位。所以，对电气设备过电压现象进行有效分析，找到相应的安全防范措施对电力系统的正常、稳定、安全运行有着重要意义。

一、电气设备过电压产生的原因、分类和特征

1.直击雷过电压产生原因及特征

直击雷过电压指的是电气设备由于磁场作用被雷电击中后雷电流在电气设备内部被击物阻抗（包括设备接地电阻）所形成的电压降，其幅值受到被击物阻抗的性质和参数及雷电流的大小和上升幅度影响。并且，雷电云对地放电现象会多次重复，每次放电过程可以分为先导放电和主放电两个阶段，对电气设备影响最大的是主放电，它的幅值很高，上升速度和频率较大，形成的过电压现象较大，相应也较重。直击雷过电压的特点就是过电压电压较高，能量较大，所产生的破坏程度较为严重，几乎所有绝缘部件都无法承受，会对电力系统造成较大的破坏，但是持续时间较短。

2.感应雷过电压产生的原因及特征

感应雷过电压的产生的原因主要是当雷击中电气设备附近建筑物或者地面时，静电感应和电磁感应会在电气设备内部产生感应电流，从而产生感应过电压。这是因为雷电云在先导放电阶段通过先导通道内的大量电荷将其附近的电气设备上感应出与雷电云电荷相等但极性相反的电荷，一般叫作束缚电荷，而与雷电云相同极性的电荷就会通过电力系统接地点直接進入地面，从而形成较高的感应过电压。但是感应过电压一般不会超过500kV，并且仅会对35kV及以下的电力系统造成一定的闪络影响，引发闪络事故，对110kV及以上的电力系统由于该系统中的绝缘设备耐受力较高，一般不会引发闪络事故。感应雷过电压的特点就是电气设备具有一定的耐受力，它所造成的影响取决于电气设备绝缘设备的耐受程度高低，并且感应雷过电压的持续时间较长。

3.操作过电压产生的原因及特征

操作过电压一般分为切断空载线路过电压、电弧接地过电压、切断空载变压器过电压三种，它们的形成原因大致相同，但也存在一定的区别。（1）切断空载线路过电压的形成原因是在切断电力系统中的空载设备时，由于电流会在电路中形成一定的电磁感应从而由于回流效应产生一定的电压，就会产生操作过电压使绝缘设备闪络或者击穿。此种过电压会受到诸多因素影响，它的幅值不会很高，造成的影响不会很大。（2）电弧接地过电压的产生原因大都是因为电力系统单相接地故障时，常会出现电弧，流过另外两相对地电容电流，其大小一般为几安到几十安，但不会引起断路器跳闸。由于受到各种因素影响，电弧接地过电压的过压值不会很大，但是它的波及面较广，发生几率较高，并且容易在系统绝缘设备耐受程度较差时造成一定的系统破坏性，我们在日常工作中需要着重注意。（3）切断空载变压器过电压和切断空载线路过电压形成原因类似，主要是用灭弧能力较强的断路器切除空载变压器或感应负载时，有可能在被切除的电器和开关上产生过电压，产生的主要原因是断路器的截流现象。

二、强电电气设备过电压保护方式及相关部件性能分析

1.雷击过电压设备保护措施

对于雷击后所形成的过电压，我们对电气设备的采取的保护措施一般是安装避雷针或者避雷器，但是这两者的安装要求和防护范围是不一样的。防护直击雷过电压最有效的办法就是在电气设备周围安装避雷针，并且安装个数和高度需要由被保护设备的范围直径决定。为了防止雷击避雷针后，雷电流在避雷针接地阻抗上的电压降高电位对被保护的设备放电（这种情况我们一般称为逆闪络或者电反击），还应保证被保护设备与避雷针的空间距离不小于5米，其外壳与避雷针接地体在地中的距离不少于3米。但是考虑到电气设备的相对密集性，为了降低上述这两个安全距离，我们一般要求装设避雷针的独立接地体电阻不小于10欧。这里需要说明一点的是，一般情况下电厂主机房不设避雷针，但是为保护其他设备在布置上的需求，除了安装相应的接地装置外，还需要安装多条地下引线用作雷电流分流。

2.工矿企业电气设备过电压安全防护

目前，工矿企业所使用的电气设备中已越来越多地应用了软启动、变频器、永磁电机（由大功率电子器件控制的电气设备），这些大功率电子器件尤其对过电压敏感，现场的过电压突变极易造成这些电子器件的损坏，因此，这些设备的过电压保护措施尤为重要。通常情况下，工矿企业电气设备过电压保护措施主要分为三种。（1）在电气设备附近安装稳压装置。一旦回路内电压出现波动，稳压装置自动运转，通过设备调节，让电气设备得以正常运转;（2）电压缓控装置的安装。缓控装置主要是预防电气回路中的突然断电和来电，预防瞬时高电压对电气设备部分元器件造成损伤。（3）电气设备避雷设施的安装。电气设备正常运行状态下，其设备中本身就存在一定的过电压，如遇雷雨天气雷电击中后，会让过电压现象直接放大数十倍甚至数百倍，直接将电气设备摧毁更甚引起一系列电气火灾，安装避雷设施就是预防此种情况的发生。

总之，电气设备过电压的安全防范是一个复杂且系统的问题，日常工作中我们需要加强对相关设备的维修保养，做好绝缘设施的监督测试工作，注重对过电压保护装置性能的定期检测，从而确保电力系统的安全、稳定、高效运行。

参考文献：

[1]何聪，李军浩，张芊，等.过电压下电气设备局部放电特性研究现状[J].高压电器，2018，54（11）.

[2]赵红帅.电力系统产生铁磁谐振过电压的原因及消除方法[J].南方农机，2018，49（18）.

[作者单位]

山西朔州平鲁区茂华万通源煤业有限公司

（编辑：薄跃华）