电力系统的内部过电压

[摘 要][Abstract]电力系统的内部过电压是电网运行中易出现的异常状态，内部过电压是由于操作（合闸、拉闸）、事故（接地、断线）或其它原因引起电力系统的状态发生突然变化，将出现从一种稳态转变为另一种稳态的过渡过程，在这个过程中可能产生对系统有危险的过电压。变电运行人员只有充分认识出现内部过电压时的现象，仪表的指示及系统情况加以综合分析，正确判断过电压类型，才能采取必要的限制措施，提高电力系统的运行质量，减少事故的发生。2002年8月27日公司2#站事故产生的原因就是由于6KV熔断器的故障造成操作过电压现象，进而造成弧光短路，对公司生产造成较大影响。本文对此次事故的成因进行了分析，进而论述了过电压现象的发生机理及防治办法。随着公司供电设备老化问题日渐严重，存在不少隐患；半导体工厂生产设备又容易对电网产生谐波干扰，还容易产生谐振过电压。这些都需要我们加强对设备的巡检，细心维护，及早发现问题，及时更换关键部件。

[关键词][Key words]熔断器 内部过电压 操作过电压 谐振过电压

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0124-02

一、02年SGNEC 2#站事故

2002年8月27日11点11分总变电站，控制2#终端站1#变压器的614#高压（6KV）开关跳闸并出现速断及接地报警。同时8号站6KV一段母线电压大幅度降低并使35KV系统31路电压降低，公司6KV一段母线所带负荷全部无压掉电停止工作。相关人员及时赶到2#终端站现场时发现1#变压器6KV负荷隔离开关内C相熔断器内侧熔断管爆裂（整个熔断器由两个熔断管并列焊接组成），熔体与石英沙熔化在一起呈暗红色；外侧熔断管断开，已掉在开关柜门下，瓷管破裂，熔体断开，流出的石英沙呈白色晶体颗粒状。固定熔断器用的上下金属卡箍，上方的已被电弧烧断；B相熔断器管有裂纹；A相熔断器管无损害。A、B相熔断器下口熔断器座进线侧，及对地（开关柜体内侧壁板上）均有弧光烧伤痕迹，开关操作机构拉杆有灼伤，电器支撑绝缘子和计量元件外表无损伤。

根据事故前运行状态，及事故后对相关器件的检查试验结果，我们认为事故产生的原因主要是：

根据C相熔断器两根熔体管损害的不同现象，及熔体熔断后的不同结果，及熔断器上卡箍断点与外侧熔体管上部导电部位的损伤等情况，此次事故是由RN3-6KV/150A双管式熔断器焊接点断开引起。运行过程中C相两管的焊接点先断开，由于另一熔断管由钢卡箍与主回路接通，接触电阻非常大，负荷全部加在其中一个熔断器上，造成其过负荷断开；一管断开后负荷又重新转到另一由钢卡箍与主回路接通的熔断管上，由于接触电阻大，使钢卡箍过热熔断，断开瞬间产生1.5-2倍的过电压加在内侧熔断器熔体的断开点处，内侧熔断器重新引弧重燃，由于RN3型熔断器的重燃及不可灭性，致使内侧熔断器熔体及石英沙由于高温熔化在一起，在这一过程中急剧产生电离气体，使C相内侧熔断管爆裂，将外侧熔断器管从下卡箍上崩落下来；爆裂过程产生弧光，弧光致使相间及对地（金属柜壁）、操作机构发生短路，使总站614#开关保护性掉闸。造成8号总变电站6KV一段母线电压大幅度降低并使35KV系统电压降低，公司6KV一段母线所带负荷全部无压掉电停止工作。

这次事故产生的原因是由于C相熔断器的故障、断裂，非全相动作，造成操作过电压现象，进而造成弧光短路，扩大了事故影响范围，使事故影响范围由2#站所带负荷扩大到31路所带负荷，造成较大影响（图1，图2）。

随着公司供电设备老化问题日渐严重，存在不少隐患；半导体工厂生产设备又容易对电网产生谐波干扰，还容易产生谐振过电压。这些都需要我们加强对设备的巡检，细心维护，及早发现问题，及时更换关键部件。

二、电力系统的内部过电压现象

电力系统的内部过电压是电网运行中易出现的异常状态，变电运行人员只有充分认识出现内部过电压时的现象，或仪表的指示及系统情况加以综合分析，正确判断过电压类型，才能采取必要的限制措施，提高电力系统的运行质量，减少事故的发生。下面就电力系统的内部过电压现象进行简要分析：

1、内部过电压的概念

内部过电压是由于操作（合闸、拉闸）、事故（接地、断线）或其它原因引起电力系统的状态发生突然变化，将出现从一种稳态转变为另一种稳态的过渡过程，在这个过程中可能产生对系统有危险的过电压。这些过电压是系统内部电磁能的振荡和积聚引起的，所以叫做内部过电压。

内部过电压可分为操作过电压和谐振过电压。操作过电压出现在系统操作或故障情况下。谐振过电压是由于电力网中的电容元件和电感元件（特别是带铁芯的铁磁电感元件）参数的不利组合谐振而产生的。

内部过电压的幅值约与额定电压成正比，出现内部过电压时，三相电压表有规律快速大幅度摆动，使电压互感器激磁电流增加到几十倍，造成高压保险器熔断，甚至导致电压互感器烧毁。它区别于外部过电压之处，在于外部过电压是一种对设备的直击雷过电压，或是雷击于设备附近在设备上产生的感应过电压。两者过电压均是较高的，都可能引起绝缘弱点的闪络，引起设备绝缘损坏，甚至烧毁。

2、内部过电压现象分析

谐振过电压

当谐振过电压出现在中性点不接地系统中时，根据相电压的特征，可分为以下三种情况：

（1）相电压特征是一相电压低，但不为零，两相电压升高，超过线电压，表针打到头（不超过3倍相电压）或两相电压低但不为零，一相电压高，表针打到头。这种特征的出现是内于存在基波谐振，产生谐振过电压，电压最低相为接地相。

（2）相电压特征是三相依次轮流升高，并超过线电压（不超过2倍相电压），表针打到头，三相电压表指针在相同范围内低频摆动。此种情况属于有分频谐振的谐振过电压。

（3）相电压特征是三相同时升高，有的相超过线电压，表针打到头，结果可判断为：产生高频过电压。

操作过电压

操作过电压一般产生在下列情况：合空载线路、切断空载变压器或电抗器、空载变压器突然合闸、开关非全相拉合闸（包括非同期动作）或刀闸、熔断器非全相动作等。

3、过电压的倍数及防止措施

根据不同类型的内部过电压，可采取不同的限制措施。内部过电压类型、倍数及防止措施

三、我公司防止内部过电压的措施

1、装设阀型避雷器，防止切断空载变压器引起操作过电压；

2、6KV段使用带阻容吸收的断路器，有效降低铁磁谐振；

3、使用带五防的配电装置，防止误操作引起的操作过电压。

4、加强设备巡检，做好设备检修工作，降低设备故障率，防止事故过电压的出现。

5、完善运行方式，减少合空载线路、切断空载变压器或电抗器、空载变压器突然合闸等操作，减少内部过电压的出现几率。

6、合理配备系统，使用星形接线的电容器，一方面装置电抗器降低设备对电网的谐波干扰，一方面要让电抗器与电容器组配合合理，避免谐振过电压，防止内部过电压的出现。

7、系统维护中选用励磁特性较好的电磁式电压互感器或电容式电压互感器。

参考书目（References）

① 《电网络理论》.ISBN 7-5609-0019-4/TM・1.黄慕义编.华中理工大学出版社.

② 《电力工程》.ISBN 7-5609-1489-6/TM・66.吴希再编.华中理工大学出版社.

③ 《北京市电气规程汇编》.ISBN 7-5074-1244-X/TM・92.中国城市出版社.