如何防范电力系统过电压问题？

电力系统往往由于外部(如雷电放电)和内部(如故障或操作)的原因,常会出现对绝缘有危险而持续时间较短的电压升高,这种电压升高或电位差升高称为过电压。过电压的时间虽然很短,但对电力系统的正常运行和带电作业的安全危害很大。所以设备的绝缘配合、带电作业安全距离的选择、绝缘工具的最短有效长度以及绝缘工具电气试验标准都必须考虑这一重要因素。

作用在绝缘工具上的电压有:正常运行时的工频电压,工频过电压和谐振过电压,操作过电压,雷电过电压等。

(一)正常运行时的工频电压

对任一个电压等级线路来说,正常运行时的工频电压,不是一个定值,而是在额定电压上下变动,但最大不能超过最高工作电压。最高工作电压一般比额定电压高出10%～15%,且长时间作用在工具上。在设计带电作业工具时,必须充分考虑长时间工频电压作用下热稳定的影响。

(二)工频过电压和谐振过电压

工频过电压、谐振过电压与电网结构、容量参数以及运行方式有关。工频过电压一般由线路空载、接地故障的甩负荷等引起。其工频过电压水平不超过下列数值:线路断路器的变电所侧为1.3倍最高工作相电压;线路断路器的线路侧为1.4倍最高工作相电压。沿用带电作业规程的习惯工频过电压倍数取1.5。

电力系统的谐振过电压由发电机自励磁,线路非全相运行状态及谐波谐振等引起。工频过电压、谐振过电压一旦发生,其持续时间较长,所以要充分考虑绝缘材料在工频一过沿谐振电压作用下的热稳定问题。

(三)操作过电压(www.xing528.com)

电力系统的操作过电压在系统操作或故障状态下发生。主要有如下操作过电压:线路合闸和重合闸操作过电压;切除空载变压器和并联电抗器操作过电压;线路非对称故障分闸和振荡解列操作过电压;空载线路分闸操作过电压。

操作过电压的大小以最高工作相电压峰值的倍数来表示,见表6-2。据统计实测,电力系统操作过电压的绝大多数波头时间在1000μs以上,目前IEC(国际电工委员会)标准采用250/2500操作波作为标准操作过电压波。

表6-2　作用在绝缘工具上的电压及倍数

(四)雷电过电压

雷电过电压又称大气过电压。当空中雷云对电力设备(如杆塔)放电时,频率很高的雷电流通过杆塔的电感、接地电阻入地,对设备形成较高的雷电过电压,称为直击雷电过电压。在电力线路上空有雷云时,架空线路的导线感应出大量与雷云极性相反的感应电荷。当雷云对其他建筑物或雷云间放电时,空中电荷消失,而导线上感应电荷失去束缚,即以光速向导线两侧传播,使线路上出现很高的电压,这种高电压称感应雷电过电压。此高电压以3×105km/s速度向导线两侧传播,称高电压进行波。由导线电阻、线间对地电容、导体集肤效应、空气中介质极化、电晕等使传播过程中的雷电波发生衰减,传播到5km左右时,波峰衰减50%以上。因此,在带电作业地点5km以外落雷对带电作业影响不大。安全规程规定雷雨天气禁止带电作业,因此,带电作业的空气间隙、绝缘工具等不考虑雷电过电压的影响。

作用在绝缘工具上的电压及倍数见表6-2。