6.1.3.1 操作过电压深度限制的必要性
随着输电系统电压等级的升高，操作过电压对输变电设备绝缘水平的影响越来越大，须将操作过电压倍数限制得越来越低，我国各电压等级系统允许的操作过电压倍数见表6-3[1，8]。从超高压330kV电压等级起，操作过电压对输变电设备的绝缘水平开始起着控制作用。在特高压输电系统中，空气间隙操作冲击放电电压的饱和特性更加显著，深度降低操作过电压水平对减小线路空气间隙有至关重要的作用，表6-4给出了操作过电压从1.7p.u.下降到1.6p.u.，不同海拔高度的塔窗中相V串、边相V串和边相I串空气间隙减小情况。由表6-4可见，操作过电压仅降低0.1p.u.，空气间隙就平均减小了0.6m，另外，操作过电压水平对输变电设备的制造难度亦有一定影响[9]，因此，深度降低操作过电压倍数是十分必要的。
表6-3 各电压等级系统允许的操作过电压倍数
注：
其中Um为系统最高电压。
表6-4 特高压输电系统中操作过电压倍数对空气间隙的影响
(www.xing528.com)
6.1.3.2 操作过电压常用限制方法及其不足
目前，降低操作过电压主要采取两种方案：
（1）金属氧化物避雷器和断路器加装合闸电阻两种措施联合使用。两者共同作用可将系统的最大相对地2%统计操作过电压限制在1.6p.u.～1.7p.u.。但是，由于合闸电阻在运行可靠性和经济性方面仍存在较大不足，断路器加装合闸电阻后机构复杂，大大增加断路器的运行风险，同时断路器加装合闸电阻后成本增加较多，故电力系统运行部门和制造厂商均倾向于在系统条件允许情况下断路器不采用合闸电阻。
（2）当两个特高压变电站之间的线路较短时，将避雷器额定电压降低，也可以将系统操作过电压限制在1.6p.u.～1.7p.u.。例如，淮南～南京～上海交流特高压输电工程中的最短线路段——苏州～上海段的线路长度仅为60km，如果不采用断路器加装合闸电阻，仅采用金属氧化物避雷器，须将金属氧化物避雷器的额定电压从目前的828kV降至804kV（额定电压降低了3%），避雷器的荷电率将从目前的0.77升高至0.79。但再长一点的线路，即使将避雷器额定电压降至804kV也无法满足要求。例如雅安～武汉交流特高压输电工程在规划阶段，最短线路段——雅安～乐山段的线路长度为85.5km，采用804kV的避雷器仅能将沿线过电压降至1.74p.u.，仍然无法满足要求，必须将避雷器的额定电压降至更低，甚至需降至762kV（额定电压降低了8%）才能满足要求。此时避雷器的长期运行荷电率将从目前的0.77升高至0.83，从而使避雷器电阻片在正常运行下的老化速度加快，可靠性裕度大大降低。而且使用762kV避雷器的前提条件还必须是将系统工频过电压限制在母线侧1.2p.u.、线路侧1.3p.u.，使用条件极其受限。
因此，一种自适应运行条件变化的操作过电压柔性限制方法能够较好的解决上述方法存在的问题[10]。该方法的核心内容是将在变电站线路侧安装可控避雷器和在线路中部安装常规避雷器结合起来，深度降低操作过电压，取消断路器合闸电阻，如图6-3所示。
图6-3 操作过电压柔性限制方法
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
