電網中的過電壓

過電壓是超過電網元件絕緣上最高工作電壓 (Unom) 振幅的電壓。根據應用場所的不同，區分相、相間、內部繞組和触點間過電壓。後者發生在開關設備（開關、隔離開關）同相的開路觸點之間施加電壓時。

區分以下過電壓特性：

• 最大值 Umax 或多重性 K = Umax / Unom；

• 暴露時間；

• 彎曲的形狀；

• 網絡元素的範圍寬度。

這些特徵受統計分散的影響，因為它們取決於許多因素。

在研究電湧保護措施的可行性和絕緣的選擇時，需要考慮電力系統設備因停工搶修、設備故障引起的損壞的統計特徵（數學期望和偏差） ，電力消費者拒絕產品和破壞技術流程。

高壓網絡過電壓的主要類型如圖1所示。

米。一、高壓電網過電壓的主要類型

由存儲在電路元件中或由發電機提供給它的電磁能的波動引起的內部過電壓。根據發生條件和可能的絕緣暴露持續時間，可區分靜止、準靜止和操作過電壓。

操作過電壓——在電路或網絡參數突然變化（線路、變壓器等的計劃和緊急切換）以及接地故障和相間故障時發生。當電網的元件（線路導體或變壓器和電抗器的繞組）打開或關閉（能量傳輸中斷）時，會發生振盪瞬態，這可能導致顯著的過電壓。當發生電暈時，損耗會對這些過電壓的第一個峰值產生抑製作用。

電路電容電流的中斷可能伴隨著斷路器中的反復電弧和反复的瞬變和過電壓以及變壓器空轉時小感應電流的跳閘——斷路器中電弧的強制中斷和能量的振盪轉換其平行功率的電場能量中的磁性變壓器場。有電弧接地故障 在具有隔離中性點的網絡中 還觀察到多次電弧擊打和相應電弧浪湧的發生。

發生準穩態過電壓的主要原因是電容效應，例如由發電機饋電的單端傳輸線引起的。

不對稱線路模式發生時，例如，當一相接地短路、斷路、斷路器的一相或兩相時，會導致基頻電壓進一步增加或在某些高次諧波（頻率的倍數）處引起過電壓EMF …發電機。

具有非線性特性的系統中的任何元件，例如具有飽和磁芯的變壓器，也可能是高次諧波或低次諧波以及相應的鐵磁諧振過電壓的來源。如果有一種機械能源會隨著電路的固有頻率週期性地及時改變電路參數（發電機電感），就會發生參量諧振。

在某些情況下，還需要考慮在施加多次換向或其他不利因素時隨著多重性增加而發生內部過電壓的可能性。

限制 330-750 kV 網絡中的開關過電壓，其中絕緣成本特別重要，功能強大 閥門限制器 或反應堆。在電壓等級較低的網絡中，避雷器不用於限制內部過電壓，選擇避雷器的特性使其不會在內部過電壓下跳閘。

閃電浪湧是指外部浪湧，當暴露於外部電動勢時會發生。最大的雷電浪湧發生在線路和變電站發生直擊雷時。由於電磁感應，附近的雷擊會產生感應浪湧，這通常會導致絕緣電壓進一步增加。到達變電站或電機，從失敗點蔓延 電磁波, 會在其絕緣上造成危險的過電壓。

為保證網絡的可靠運行，必須對其實施有效、經濟的防雷保護。 110 kV 以上的架空線路導體上方的高垂直避雷針和避雷電纜可防止直接雷擊。

對來自線路的浪湧的保護由變電站的閥門和管道避雷器執行，並改進了所有電壓等級線路上變電站引路的防雷保護。有必要藉助特殊的避雷器、電容器、電抗器、電纜插件和改進的架空線路方法的雷電保護，為旋轉電機提供特別可靠的雷電保護。

通過消弧線圈將網絡的中性部分接地，自動重合閘和縮短線路，小心防止絕緣，停止和接地大大增加了線路的可靠性。

應該注意的是，絕緣體的介電強度會隨著暴露於電壓的持續時間的增加而降低。在這方面，相同幅度的內部和外部過電壓對絕緣造成不同的危險。因此，絕緣水平不能用單一的耐壓值來表徵。

選擇所需的絕緣等級，即如果不對系統中發生的過電壓進行全面分析，就不可能選擇測試電壓，即所謂的絕緣配合。

絕緣配合問題是主要問題之一。這種情況是由於一個或另一個標稱電壓的使用最終取決於絕緣成本與系統中導電元件成本之間的比率。

隔離協調問題包括一項基本任務——設置系統隔離級別……隔離協調必須基於所施加過電壓的指定幅度和波形。

目前，220kV及以下系統的絕緣配合是針對大氣過電壓進行的，220kV以上必須考慮內部過電壓進行配合。

大氣浪湧絕緣配合的實質是絕緣的衝擊特性與作為限制大氣浪湧主要裝置的閥門特性的配合（匹配）。據研究，採用試驗電壓的標準波。

在協調內部過電壓時，由於內部過電壓的發展形式較多，不可能集中使用單一的保護裝置。網絡方案必須提供必要的簡潔性：並聯電抗器、使用無需重新點火的開關、使用特殊火花隙。

對於內部過電壓，直到最近才進行絕緣測試波形的歸一化。已經積累了大量材料，並且很可能在不久的將來對測試波進行相應的標準化。