中国石化集团南京工程公司 司维涛

试析变配电所异常过电压产生的原因及治理

中国石化集团南京工程公司 司维涛

变配电所在电力系统中发挥着核心作用，主要的任务就是负责电压的变换工作与分配工作。变配电所的安全运行有着非常重大的意义，受到人们用电量急剧增加与不确定因素的影响，变配电所在运行的过程中通常会出现过电压等各种类型的故障，对系统的安全运行与人们的正常生活造成严重的影响。本文对变配电所出现的异常过电压的形成原因进行了分析，指出了有效的治理措施对过电压现象加以控制，从而确保变配电所的正常工作与电力系统的安全运行。

变配电所过电压原因治理对策

0　引言

当前，电能已经成为了非常重要的能源之一，与人们的生产、生活等都有着密不可分的关系。变配电所是电力系统中非常重要的中心环节，所发挥的作用日益突出。在变配电所实际运行的过程中，在各种不确定因素的影响下往往会出现各种故障。通过分析总结可知，过电压是引发这些故障的主要原因之一。过电压指的是电压在某个阶段出现的异常，电压已经超过了额定电压。过电压会对电力系统的正常运行造成严重的危害，因此需要对其进行分析与治理。

1　过电压形成原因分析

在正常的运行状态下，电力系统通常都具有固定的电压值。在某种情况下，如果产生电力系统电压值出现异常上升的情况，且已经超过了电压的额定值，此现象则称之为过电压。过电压现象对电力系统的安全运行造成了非常严重的影响。一般情况下，过电压现象主要包括外过电压与内过电压两种情况。

1.1外部过电压

外部过电压指的是由于雷云对地放电而造成的雷电过电压，这种过电压情况持续的时间并不长，但是具有电压极高、破坏极强的特点。雷击引发的暂态过电压通常可以通过电网线路传递或者耦合到电网设备上，从而对设备造成一定的损坏，甚至出现绝缘损坏。具体来讲，雷电过电压有可以分为直击雷过电压与感应雷过电压两种类型。直击雷过电压指的是雷电直接击中电力系统中的设备之后所引发的过电压现象。当地面上处于正常运行状态中的电力系统被雷电直接击中之后，会出现电位增高、对带电导体放电的情况。直击雷过电压通常都高达上百万伏，对电力系统具有非常严重的绝缘危害。感应雷过电压指的是电力系统中遭受雷电直接击中的设备在发电的过程中所产生的电磁场变化通常会对未遭受雷电直接击中的设备产生影响，这种未遭受雷电直接击中而感应到的电压就是感应雷过电压。

1.2内部过电压

内部过电压指的是由于电力系统的内部故障而导致的过电压情况，这种过电压情况的电压值一般情况下不会太高，但是持久性较强，同样会对电力系统造成严重的损害。内部过电压产生于电力系统内部，通常都是由于系统内部电磁能力的集聚和转换引起的。造成内部过电压的原因多种多样，主要包括设备质量不合格、操作不合理等。具体来讲，内部过电压包括三种类型：第一种类型为暂时过电压，指的是系统出现短路后到暂时稳定状态的过电压，通常表现为不对称短路接地、空载长线电容效应等；第二种类型为谐振过电压，指的是电力系统内部的储能部件在一定的接线方式下与电源频率出现谐振而产生的过电压，主要包括参量谐振过电压、铁磁谐振过电压与线性谐振过电压三种情况；第三种类型为操作过电压，指的是在电力系统出现突然短路之后造成的过电压，具有衰减快、持续长的特点，主要包括弧光接地、变压器等形式。

2　变配电所异常过电压的治理措施

2.1对架空线路进行防雷保护

在输配电的过程中，架空线路是最为基本的条件之一。架空线路设置在露天之下，受到雷击的几率较大，主要的保护措施为使用避雷线，从而有效降低架空线路的雷击率。同时，为了能够对闪络进行有效的防止，还可以有效地增强线路的绝缘性，通过减少避雷线接地地阻等方法降低架空线路的雷击率。此外，避雷器也是非常重要的防雷设备之一，在大地与导线之间的位置进行安装，与其他的保护措施形成并联保护等形式，一旦出现导线被雷电击中的情况，避雷器能够将超出正常范围的电压进行释放，从而确保电压值能够保持在合理的范围之内，避免绝缘遭到破坏。

2.2对变配电所进行防雷保护

避雷针、避雷线主要适用于直击雷过电压的抵御与防范工作，而当电力系统受到侵入波影响时，所采用的有效措施为阀型避雷器或进线段保护等。部分避雷线路的架设并不是采用全线架设的形式，这种情况下应该在距离变配电所两公里的地方进行管型避雷器的安装，从而防止雷电波通过线路入侵到变配电所。在避雷器长期的使用过程中，难免会出现老化的现象，导致避雷器的实际残压要比额定值高，因此要实现避雷器残压及被保护设备的耐受电压之间保持一定的间隔。

2.3对电缆线路进行防雷保护

过电压一般情况下是沿着架空线侵入到电缆线路中的，电缆对雷电波的阻抗值是比较小的，只相当于架空线的十分之一，而且电缆很少受到直击雷，一旦遭到侵入波的影响，侵入波将会在电缆两段来回反射，容易引发过电压，对电缆线路造成破坏，此时应该在电缆的始末两段安装避雷器对其进行保护。

2.4实现电压在线监测系统的建立与完善

当前，运用较为广泛的过电压在线监测系统，主要包括以下几个单元：

（1）电压传感器

电压传感器对测量的精准度有着直接的影响作用，主要包括高压分压器与光纤传感器两个部分。高压分压器主要的作用是获取电压信号，其结构是比较简单的，暂态响应、测量精度等方面都较为精良，包括电阻、电容等几种不同形式的分压器。在运行的过程中，分压器的状态需要保持为长期并联，这也就决定了电网的等级比较高，需要高度重视人员的安全问题。光纤传感器具有较宽的频带，其绝缘性、抗干扰能力等都比较强，在雷电过电压中有着非常好的适用性。有源光纤在运行的过程中，必须配置高压分压器；无源光纤受到温度的影响比较大，具有一定的局限性。

（2）信号传输

信号传输的主要作用就是对系统中的各种数据传输进行监测，其媒介一般为光纤或同轴电缆。同轴电缆在应用的过程中具有成本较低、对信号损害小、安装简单等特点，在应用的过程中必须重视安全防护工作。光纤具有绝缘性好、安全性高等特点，但是在使用的过程中需要配备接收机、光射机，与同轴电缆相比其成本较高、安装较为困难。

（3）数据采集

数据采集主要的作用就是对模拟信号进行转换处理。数据采集主要包括多路转换、预处理、数据采集等几个单元。其中，多路转换主要的作用是选择与监测传感器，通常要借助程控模拟开关来对信号进行选择。预处理单元主要的作用是对输入信号进行调整，为模数转换器奠定基础。数据采集单元主要的作用是复杂模数转换周期内各输入量的存储工作，并对其进行删选，将数值没有发生变化的信号送入到模数转换器。

（4）数据处理

数据处理是整个监测系统的核心部分，主要包括在线监测与离线分析两种形式。在线检测指的是由相关软件提供硬件驱动，从而完成对过电压的采集工作。离线分析主要的作用是对采集得到的各种信息进行分析与整理，相关软件的工作包括：波形显示、电压参数测量、频谱分析等。

3　结束语

电力系统有着不可替代的重要性，在各种自然原因、人为原因、设备原因的影响之下，常常会出现过电压的情况，对电力系统的安全运行造成严重的影响，甚至出现停电问题，对人们的生活工作造成不良影响。同时过电压问题在修复的过程中具有一定的难度，因此，要对过电压产生的原因进行重点分析，针对不同的过电压情况采用不同的治理措施，为电力系统的安全运行奠定基础。

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