電氣安全第6章(第3版)課件

1、第六章 供配電系統(tǒng)過電壓及防護(hù)第一節(jié) 過電壓與設(shè)備耐壓第二節(jié) 避雷器第三節(jié) 變配電所外部過電壓防護(hù)第四節(jié)低壓系統(tǒng)故障引起的工頻過電壓及防護(hù)第五節(jié) 高壓系統(tǒng)故障引起的低壓系統(tǒng)暫時(shí)過電壓及防護(hù)第六節(jié) 故障電壓和應(yīng)力電壓的防護(hù)第七章 高壓系統(tǒng)技術(shù)條件與低壓系統(tǒng)安全的關(guān)系討論過電壓指系統(tǒng)出現(xiàn)了超過正常電壓范圍的高電壓值。過電壓主要對(duì)線路、配電設(shè)備和變壓器危害大，低壓系統(tǒng)中特定類型過電壓對(duì)用電設(shè)備和環(huán)境有危害。 學(xué)習(xí)本章的基本思路（與高壓系統(tǒng)略有區(qū)別） 兩大部分、三兩個(gè)關(guān)聯(lián)方過電壓，設(shè)備耐壓與外界安全允許電壓。 過電壓：加害者及加害強(qiáng)度。 設(shè)備耐壓：變配電和用電設(shè)備的承受能力。 外界安全允許電壓：電擊防

2、護(hù)、電火花防范等所允許的電壓。第一節(jié) 過電壓與設(shè)備耐壓一、過電壓 1、過電壓類型 外部過電壓能量來自于雷電，通過各種途徑耦合到電網(wǎng)中。 又稱大氣過電壓、雷電過電壓等。 操作過電壓源自于開關(guān)操作過程中，開斷前系統(tǒng)存儲(chǔ)的能量在開斷后的轉(zhuǎn)換和重新分配。 諧振過電壓源自于系統(tǒng)不同部分之間電、磁能量的來回轉(zhuǎn)換。 工頻過電壓能量直接來自于系統(tǒng)電源外部過電壓能量來自于雷電，過電壓大小與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓無(wú)關(guān)，因此對(duì)中、低壓系統(tǒng)危害較大。但中、低壓系統(tǒng)因暴露較少或高度較低，受雷擊的概率和強(qiáng)度小于高壓和超高壓系統(tǒng)。內(nèi)部過電壓能量來自于系統(tǒng)本身，過電壓程度與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓密切相關(guān)，因此對(duì)超高壓和特高壓系統(tǒng)危害特別大。電壓

3、是電場(chǎng)能量在電路中的表征參量，以上類別是根據(jù)能量的來源劃分的。 按過電壓的持續(xù)性，過電壓又可作如下分類。其中瞬態(tài)過電壓持續(xù)時(shí)間為微秒至若干毫秒，暫時(shí)過電壓持續(xù)時(shí)間為毫秒至秒以上。 按過電壓作用的模式，還可作如下分類。 2、過電壓量值的表示方法 （1）系統(tǒng)最高電壓Um。 在正常運(yùn)行條件下，系統(tǒng)可能出現(xiàn)的最大電壓值，但不包括瞬變電壓。 GB156標(biāo)準(zhǔn)電壓包含有該參數(shù)限值，符號(hào)為UH。 中壓系統(tǒng)，Um一般為系統(tǒng)標(biāo)稱電壓UN的1.2倍。 （2）系統(tǒng)最高電壓范圍。 范圍I：3.6kVUm252kV； 范圍II，Um 252kV。 （3）過電壓量值的表達(dá) 1）大氣過電壓：直接用峰值電壓和波形特征表達(dá)。如1

4、.2/50s電壓，峰值75kV。 2）相對(duì)地工頻過電壓：用標(biāo)幺值表達(dá)，基值為系統(tǒng)最高相電壓有效值，記為p.u.： 3）相對(duì)地操作與諧振過電壓：同樣用標(biāo)幺值表達(dá)，基值為系統(tǒng)最高相電壓幅值： 二、電氣設(shè)備耐壓 重要概念1：電氣設(shè)備耐壓與作用于其上的電壓形式和作用時(shí)間、作用次數(shù)等密切相關(guān)。 作用于其上的電壓作用電壓。 考慮哪些形式的作用電壓？根據(jù)設(shè)備實(shí)際可能承受的過電壓情況，確定出一些典型的作用電壓形式，并通過工程標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布推行。 重要概念2：與標(biāo)準(zhǔn)作用電壓相對(duì)應(yīng)，規(guī)定了一系列標(biāo)準(zhǔn)耐受試驗(yàn)，通過這些試驗(yàn)，可得出設(shè)備絕緣在各種規(guī)定情況下的耐受電壓能力，如： 最高工作電壓：能長(zhǎng)期承受的工頻電壓上限值，由持

5、續(xù)工頻耐壓試驗(yàn)確定。 1min短時(shí)工頻耐壓：由短時(shí)工頻耐壓試驗(yàn)確定，考察對(duì)暫時(shí)過電壓承受能力。 雷電沖擊耐壓：由1.25s/50s沖擊耐壓試驗(yàn)確定，考察對(duì)雷電過電壓的耐受能力。 型號(hào)最高工作電壓(有效值)/kV短時(shí)工頻耐受電壓/(有效值1min)/kV雷電沖擊耐受電壓/(1.2/50s峰值)/kVJDZ-33.52340JDZ-66.93260JDZ-1011.54275JDZ-3540.595200設(shè)備耐壓參數(shù)示例（電壓互感器） 氣體絕緣沖擊耐壓的伏秒特性： 表明擊穿時(shí)間與電壓量值的關(guān)系。 注意波前擊穿與波尾擊穿電壓取值不同。第二節(jié) 避雷器過電壓與設(shè)備耐壓是一對(duì)矛盾。設(shè)備耐壓強(qiáng)于過電壓，無(wú)擊

6、穿危險(xiǎn)。設(shè)備耐壓不及過電壓，會(huì)被擊穿。 怎么辦保護(hù)。 避雷器：典型保護(hù)器件。 原理：先于被保護(hù)設(shè)備被擊穿，限制過電壓量值并釋放能量。 一、避雷器的工作原理 理想避雷器：壓控非線性阻抗，低壓下阻抗無(wú)窮大，高壓下阻抗為零，一個(gè)明確的導(dǎo)通點(diǎn)。 二、避雷器的類別與特性 1、保護(hù)間隙與排氣管式避雷器 1）保護(hù)間隙。特性陡峭、滅弧能力不強(qiáng)、動(dòng)作后有截波現(xiàn)象，安裝在室外，以泄放能量為主要任務(wù)1主間隙2輔助間隙3絕緣子4被保護(hù)對(duì)象5保護(hù)間隙各種形式的保護(hù)間隙產(chǎn)品a) 雙支持絕緣子單間隙 b) 單支持絕緣子單間隙 c) 雙支持絕緣子雙間隙s 保護(hù)間隙 s1 主間隙 s2 輔助間隙 2）排氣管式避雷器。滅弧能力提

7、高，其他改進(jìn)不大。 工頻續(xù)流、短路電流校合及截波問題。1產(chǎn)氣管2棒形電極3環(huán)形電極4排氣孔5想導(dǎo)體S1內(nèi)間隙S2外間隙 工頻續(xù)流 過電壓過去后，避雷器仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，在系統(tǒng)正常工作電壓作用下，會(huì)產(chǎn)生對(duì)地工頻電流。 三相避雷器同時(shí)對(duì)地導(dǎo)通，相當(dāng)于三相短路。因此，工頻續(xù)流相當(dāng)于三相短路電流。 避雷器應(yīng)該快速熄滅工頻續(xù)流。否則，系統(tǒng)繼電保護(hù)會(huì)動(dòng)作跳閘，造成停電事故；或避雷器本身會(huì)被燒壞或爆炸。 排氣管式避雷器短路電流校合 工頻續(xù)流即避雷器安裝處短路電流。 該電流過小，電弧強(qiáng)度不夠，排氣管產(chǎn)氣量不足以吹滅電弧，使工頻續(xù)流持續(xù)存在。 該電流過大，產(chǎn)氣過多，會(huì)使排氣管爆炸。 廠家對(duì)管式避雷器會(huì)給出一個(gè)允許

8、的短路電流范圍。若安裝處實(shí)際短路電流在該范圍內(nèi)，即為合格。確認(rèn)是否合格的過程，稱為管式避雷器短路電流的校合。 截波的危害 電壓從一個(gè)較大值急劇下降，稱為電壓截波。電壓截波對(duì)設(shè)備的縱絕緣威脅較大。 縱絕緣：同一相間的絕緣，如匝間絕緣。 橫絕緣：相與相間、相與地間的絕緣。 管式避雷器導(dǎo)通后，導(dǎo)通阻抗很小，相當(dāng)于對(duì)地短路，使電壓急劇下降，產(chǎn)生截波。波頭陡度對(duì)匝間絕緣的威脅 2、閥式避雷器 閥可開、可關(guān)。 開：通流能力。 關(guān)：封閉能力。 1）結(jié)構(gòu)：由閥片或閥片間隙串聯(lián)組合而成。 SiC閥片：為非線性電阻。缺陷：關(guān)不嚴(yán)，在正常工作電壓作用下，會(huì)產(chǎn)生較大泄漏電流。 解決辦法：串聯(lián)間隙。 ZnO閥片：接近理

9、想“閥”特性，可不串聯(lián)間隙。SiC閥式避雷器示例實(shí)物圖片間隙結(jié)構(gòu)1間隙 2閥片 各種閥片與線性電阻的伏安特性。 注意SiC閥片在正常工作電壓作用下泄漏電流可能達(dá)到100A左右。理想特性ZnO閥片SiC閥片UN 2）工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)。 a）SiC閥式避雷器 正常時(shí)，由間隙隔斷泄漏電流，保證閥片不損壞，并使系統(tǒng)正常工作。 過電壓到來時(shí)，間隙放電擊穿，通過閥片電阻泄放過電壓能量。電流大時(shí)電阻小。由于閥片電阻的存在，電壓下降陡度變緩，不會(huì)出現(xiàn)截波。 過電壓過去后，閥片電阻隨電流減小而增大，以正反饋方式快速切斷工頻續(xù)流。 主要優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：工頻續(xù)流不超過半個(gè)周期，無(wú)截波。 缺點(diǎn)：間隙響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，閥片通流

10、容量小，不能用于內(nèi)部過電壓防護(hù)。 常見類別 b）ZnO閥式避雷器 正常時(shí)，閥片泄漏電流很小，可認(rèn)為可靠關(guān)斷。泄漏電流引起的閥片溫升無(wú)熱崩潰危險(xiǎn)。 過電壓到來時(shí)，導(dǎo)通度隨電壓升高而增大，即時(shí)泄放過電壓能量，在完全導(dǎo)通前已經(jīng)衰減了過電壓幅值。 過電壓過去后，閥片阻值增大，關(guān)斷工頻續(xù)流。 與SiC閥式避雷器對(duì)比： 特點(diǎn)：氧化鋅閥片特性接近于理想“閥”的特性，正常工作電壓作用下泄漏電流很小，可取消串聯(lián)間隙。 優(yōu)點(diǎn)：響應(yīng)快、無(wú)續(xù)流、通流容量大、耐重復(fù)動(dòng)作、耐重載。 用途：除適用于SiC閥式避雷器傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域外，還可用于陡波保護(hù)和內(nèi)部過電壓保護(hù)。各類避雷器動(dòng)作比較a）保護(hù)間隙b）管式避雷器c）SiC閥式避

11、雷器d）ZnO閥式避雷器 三、閥式避雷器的主要參數(shù) 1、SiC避雷器的參數(shù) （1）額定電壓。為保證工頻續(xù)流電弧在第一次過零時(shí)熄滅，所允許加在避雷器上的最高工頻電壓。又稱滅弧電壓。 用途：避雷器的工作電壓應(yīng)低于該電壓。 （2）工頻放電電壓。使避雷器發(fā)生放電的最低工頻電壓。有分散性，是一個(gè)范圍。 用途：避雷器安裝處的內(nèi)部過電壓不能高于該電壓下限。被保護(hù)設(shè)備工頻耐壓不應(yīng)低于該電壓上限。 （3）沖擊放電電壓。在標(biāo)準(zhǔn)波形沖擊電壓作用下，恰好使避雷器發(fā)生放電的電壓幅值。一般按雷電沖擊電壓波形給出。有分散性，常取上限值。 用途：該電壓應(yīng)該低于被保護(hù)設(shè)備的沖擊耐壓。 （4）殘壓。避雷器導(dǎo)通后，沖擊放電電流在避

12、雷器阻抗上產(chǎn)生的壓降。 殘壓與避雷器通過的電流大小有關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定標(biāo)示5kA（220kV以下系統(tǒng)）下的殘壓。 用途：殘壓是避雷器的限壓效果，被保護(hù)設(shè)備承受的電壓不會(huì)低于殘壓。 （5）通流容量。指避雷器泄放雷電流的能力。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)達(dá)到通過20s/40s、峰值5kA沖擊電流和100A工頻半波電流各20次。 用途：保護(hù)元件自身的承受能力問題。 示例：幾種SiC閥式避雷器的參數(shù)見下頁(yè)。型號(hào)系統(tǒng)標(biāo)稱電壓避雷器額定電壓工頻放電電壓（有效值）/kV1.2/50s沖擊放電電壓（峰值）/kV8/20s，5kA標(biāo)稱電流下殘壓（峰值）/kV有效值/kV不小于不大于不大于不大于配電用FS3-101012.7263150

13、50電站用FZ-101012.726314545旋轉(zhuǎn)電機(jī)用磁吹式FCD3-101012.725303133 2、氧化鋅閥式避雷器主要電氣參數(shù) MOA等同采用IEC標(biāo)準(zhǔn)命名參數(shù)，且大多沒有間隙，因此有些參數(shù)名稱不同于SiC閥式避雷器，個(gè)別參數(shù)同名不同義，有些參數(shù)測(cè)量方法不相同，應(yīng)注意區(qū)分。 （1）額定電壓。避雷器吸收規(guī)定的過電壓能量（而不致發(fā)生熱崩潰）之前所允許短時(shí)加在避雷器上的最高電壓。 避雷器可能在輕度工頻過電壓情況下承受雷電過電壓 。如小接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，相地電壓已升高為線電壓，避雷器的熱承受力已經(jīng)下降，此時(shí)釋放雷電過電壓能量的能力降低，額定電壓就限定了這種能力降低的程度。 MOA不

14、能在額定電壓下長(zhǎng)期工作！ （2）最大持續(xù)運(yùn)行電壓。避雷器能長(zhǎng)期承受的最高電壓。 這是與避雷器壽命相關(guān)聯(lián)的一個(gè)參數(shù)。 電壓高泄漏電流大發(fā)熱大溫度高壽命短 壽命定溫度限發(fā)熱限泄漏電流限電壓限 避雷器多安裝于系統(tǒng)電源端，因電壓調(diào)整等原因，電源端運(yùn)行電壓可能長(zhǎng)期高于標(biāo)稱電壓。該參數(shù)正是表明了避雷器長(zhǎng)期承受這種偏高的運(yùn)行電壓的能力。 （3）起始動(dòng)作電壓U1mA。超過這個(gè)電壓，避雷器將快速進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)。這個(gè)電壓所對(duì)應(yīng)的泄漏電流大致為1mA。 該電壓類似于SiC避雷器的放電電壓，它們都表示避雷器由截至變?yōu)閷?dǎo)通的臨界點(diǎn)，但MOA沒有間隙，不存在放電問題，因此用動(dòng)作電壓表征。 （4）殘壓。與SiC避雷器類同，分

15、三種情況。 1）雷電沖擊下殘壓：8s/25s、峰值5kA電流作用下的閥片電壓。 2）操作沖擊下殘壓：30100s/60200s、峰值0.5kA、1kA、2kA電流作用下的閥片電壓。 MOA可用作內(nèi)部過電壓防護(hù)，因此需考察這一參數(shù)。 3）陡波沖擊下的殘壓：1s/5s、峰值5kA電流作用下的閥片電壓。 （5）通流容量。與SiC避雷器概念相同，測(cè)試波形和方法不同，可見產(chǎn)品樣本。型號(hào)Y15W-系統(tǒng)標(biāo)稱電壓避雷器額定電壓避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓直流1mA參考電壓/kV工頻1mA參考電壓（有效值）/kV陡波沖擊電流下殘壓不大于8/20s，5kA雷電沖擊電流下殘壓不大于操作沖擊流下殘壓不大于2ms方波沖擊電流（峰

16、值）/A（有效值）/kV不小于不小于（峰值）/kV0.5/2.60.380.50.421.22.6507.6/3067.641514.534.53025.57512.7/501012.76.62524.557.55042.575第三節(jié) 變配電所外部過電壓防護(hù)一、閥式避雷器的保護(hù)原理 保護(hù)有效性的必要條件 （1）避雷器保護(hù)特性與被保護(hù)設(shè)備耐壓特性配合。（指擊穿時(shí)間特性） （2）避雷器殘壓應(yīng)低于被保護(hù)設(shè)備沖擊耐壓。 該兩條必要條件充分嗎？取決于被保護(hù)設(shè)備和避雷器是否承受相同的電壓。 1、保護(hù)過程分析避雷器電壓uA變壓器電壓uT避雷器沖擊放電電壓Ush 1）分析關(guān)注的重點(diǎn)：避雷器上電壓uA與變壓器上

17、電壓uT的不同。 變壓器上承受的最高電壓為 避雷器上承受的最高電壓為Ush。 變壓器承受電壓高出避雷器的部分與雷電波陡度、波速和兩者距離有關(guān)。 雷電波陡度、波速都是外界因素。因此，避雷器與被保護(hù)設(shè)備安裝距離成為工程設(shè)計(jì)時(shí)考慮的主要因素。 2）變壓器實(shí)際承受的電壓波形0 2、變壓器耐受雷電過電壓能力的校核 為什么不直接用變壓器沖擊耐壓校核？ 避雷器動(dòng)作后，變壓器實(shí)際承受的不再是一個(gè)原始的雷電波，而是一個(gè)被避雷器動(dòng)作改變了的雷電波，是一個(gè)震蕩過電壓波形，其作用與截波較為類似。 工程上一般以變壓器的多次截波耐壓作為變壓器耐受雷電過電壓的能力。多次截波耐壓記作為Uit。 如：35kV變壓器多次截波耐壓

18、為196kV，而同級(jí)FZ避雷器殘壓為134kV。 3、變壓器與避雷器間最大允許電氣距離 由以上分析，保護(hù)有效的條件是 因此，變壓器和避雷器之間最大允許距離為工程標(biāo)準(zhǔn)推薦的最大電氣距離系統(tǒng)額定電壓/kV進(jìn)線段長(zhǎng)度/km進(jìn)線路數(shù)123435125/2545/4050/5055/551.540/4055/5565/6575/75250/5075/7590/90105/105110145/5570/8580/10590/1151.570/9095/120115/145130/1652100/125135/170160/205180/230 小結(jié)：在避雷器保護(hù)特性與變壓器耐壓特性正確配合，以及避雷器殘壓

19、與變壓器截波耐壓正確配合的前提下，還必須控制避雷器與變壓器的安裝電氣距離，才可使變壓器得到有效保護(hù)。 二、變配電所電氣設(shè)備的過電壓保護(hù) 變壓器為最弱設(shè)備，其他設(shè)備耐壓強(qiáng)于變壓器。只要變壓器受到可靠保護(hù)，其他設(shè)備應(yīng)無(wú)問題。三、變配電所進(jìn)線段保護(hù) 進(jìn)線段：變配電所前12km這段架空線。 保護(hù)措施：架設(shè)避雷線，降低雷電能量直接向相導(dǎo)線釋放的概率；裝設(shè)管式避雷器，泄放雷電能量，降低過電壓。 35kV變電所簡(jiǎn)化進(jìn)線段保護(hù)示例 解釋F2、F1和F的作用 四、10/0.38kV變配電所過電壓防護(hù)示例 以供配電系統(tǒng)最常見的室內(nèi)10/0.4kV變配電所為例，從以下兩方面介紹過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)所需考慮的問題。 （1）

20、保護(hù)配置。 （2）參數(shù)配合。過電壓與設(shè)備耐壓的配合，設(shè)備耐壓與避雷器參數(shù)的配合。 該圖為系統(tǒng)配置圖，架空線轉(zhuǎn)電纜進(jìn)線，7面10kV開關(guān)柜，2臺(tái)變壓器分別構(gòu)成TN-S和IT系統(tǒng)。 1、電氣主接線與保護(hù)配置 10kV：電纜轉(zhuǎn)電纜電源進(jìn)線，單母線接線，有轉(zhuǎn)供架空線出線。 380V：變壓器兩臺(tái)，TN-S、IT系統(tǒng)各一。 進(jìn)線段保護(hù)設(shè)置。 變壓器保護(hù)設(shè)置。 低壓側(cè)IT系統(tǒng)中性點(diǎn)過電壓保護(hù)設(shè)置。 低壓側(cè)TN系統(tǒng)電源過電壓保護(hù)設(shè)置正變換，逆變換。 2、參數(shù)配合 10kV配電設(shè)備耐受電壓的選擇。 1min工頻耐壓：相地42kV/相間42kV。 1.25/50s雷電沖擊耐壓：75kV。 錯(cuò)誤示例：選擇符合歐盟標(biāo)

21、準(zhǔn)的12kV配電設(shè)備： 1min工頻耐壓：相地28kV/相間42kV； 1.25/50s雷電沖擊耐壓：60kV/75kV。 不適用于中國(guó)小接地10kV系統(tǒng)。第四節(jié)低壓系統(tǒng)故障引起的工頻過電壓及防護(hù)一、中性導(dǎo)體中斷或阻抗過大引起的中性點(diǎn)位移過電壓 1、中性點(diǎn)位移概念 本質(zhì)：電氣上的“中性點(diǎn)”與電路中的“中性點(diǎn)”的對(duì)應(yīng)關(guān)系變化。 典型現(xiàn)象：Y接負(fù)載星接節(jié)點(diǎn)不再是電氣中性點(diǎn)，使得各相電壓不再相等。 自學(xué)復(fù)習(xí)：中性點(diǎn)概念。 辯異：“中性點(diǎn)位移”與 “中性點(diǎn)對(duì)地電壓偏移”。 探討 關(guān)于中性點(diǎn)位移，沒有查到權(quán)威的定義，不同出版物有不同說法。如簡(jiǎn)明IEC電力技術(shù)雙解詞匯（中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化中心編，中國(guó)

22、電力出版社）和GB2900.73-2008電工術(shù)語(yǔ) 接地與電擊防護(hù)中，對(duì)“中性點(diǎn)位移電壓”的定義為：多相系統(tǒng)中，實(shí)際的或等效的中性點(diǎn)與參考地之間的電壓。若按此定義反推中性點(diǎn)位移，則可能指只要中性點(diǎn)不是參考地電位，就是中性點(diǎn)位移。如此理解，小接地系統(tǒng)單相接地也導(dǎo)致中性點(diǎn)位移，但此種情況下星接點(diǎn)仍然是三相負(fù)荷中性點(diǎn)，各相電壓仍然相等。更有甚者，正常工作也可能有中性點(diǎn)位移。以上可看成是中性點(diǎn)位移的一種理解。 本課程取中性點(diǎn)位移的另一種理解，即電路中性點(diǎn)不再是電氣中性點(diǎn)之所在，多相元件各相端子與電路中性點(diǎn)電壓不再對(duì)稱。對(duì)于三相系統(tǒng)來說，直觀現(xiàn)象就是各相電壓不再相等。這種理解的工程背景是低壓系統(tǒng)中性點(diǎn)位

23、移為常見故障，故障原因并不是中性點(diǎn)對(duì)地電壓升高，而是各相相電壓升高或降低燒壞用電設(shè)備，如相電壓升高燒壞燈具，相電壓降低燒壞電動(dòng)機(jī)等。正常狀態(tài)就有N中性點(diǎn)位移？ 為避免混淆，本課程將電路中性點(diǎn)電位對(duì)參考地的變化稱為中性點(diǎn)對(duì)地電壓偏移，是一種共模電壓變化；將電路中性點(diǎn)對(duì)各相端子電壓變化稱為中性點(diǎn)位移，是一種差模電壓變化。就三相系統(tǒng)而言，中性點(diǎn)位移通常伴有中性點(diǎn)對(duì)地電壓偏移，且位移電壓與對(duì)地偏移電壓相同，但中性點(diǎn)對(duì)地電壓偏移不一定有中性點(diǎn)位移，如IT系統(tǒng)單相接地情況。 中性點(diǎn)位移不伴隨中性點(diǎn)對(duì)地電壓偏移的可能性理論上也是存在的，只是實(shí)際上少見。如三相四線制IT系統(tǒng)，三相負(fù)荷不平衡，又發(fā)生中性線斷線，

24、且負(fù)荷側(cè)斷頭掉落到大地，相當(dāng)于負(fù)荷中性點(diǎn)接地，但電源未接地。此時(shí)負(fù)荷各相電壓不相等，發(fā)生了中性點(diǎn)位移，但負(fù)荷中性點(diǎn)N因?yàn)閿嗦涞腘線接地，對(duì)地電壓無(wú)偏移。反而是電源中性點(diǎn)N有對(duì)地電壓偏移，但無(wú)中性點(diǎn)位移。 2、負(fù)載中性點(diǎn)位移產(chǎn)生的原因及量值分析 三相負(fù)荷不平衡，且中性線斷線或阻抗過大。假設(shè)負(fù)載為純電阻 3、中性點(diǎn)位移過電壓后果及防護(hù) 通常是一種差模（相中）與共模（相/中對(duì)地）混合過電壓形式，屬于內(nèi)部工頻持續(xù)過電壓。差模形式是主要危害。 主要危害用電設(shè)備。 在Yyn變壓器高壓側(cè)也會(huì)產(chǎn)生中性點(diǎn)位移（低壓側(cè)不平衡電流、3次諧波等）。 現(xiàn)主要作預(yù)防性防護(hù)，補(bǔ)救性防護(hù)尚無(wú)成熟工程方法。 防護(hù)難點(diǎn)：用戶側(cè)工

25、程技術(shù)的特殊問題。 二、接地故障過電壓 低壓系統(tǒng)接地故障，可能在低壓電氣裝置和用電設(shè)備上產(chǎn)生工頻過電壓，性質(zhì)為暫時(shí)或持續(xù)內(nèi)部過電壓，對(duì)絕緣的威脅較小，只要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)范選擇裝置的絕緣，不需要對(duì)絕緣耐壓進(jìn)行校驗(yàn)。 但在某些環(huán)境條件下，這些過電壓可能產(chǎn)生爬電、對(duì)地打火等現(xiàn)象，應(yīng)該對(duì)這些過電壓的原理和量值大小有所了解。 1、配出中性導(dǎo)體的IT系統(tǒng) 以220/380V系統(tǒng)為例。故障無(wú)過電流。 UWE：220V 0VUNE：0V 220VUUE：220V 380VUVE：220V 380V防護(hù)：正確選擇設(shè)備、線纜額定電壓 2、TT系統(tǒng) 防護(hù)：TT系統(tǒng)電擊防護(hù)設(shè)置的RCD很快切除故障，無(wú)需專門考慮絕緣配合

26、。接地故障保護(hù)兼作過電壓防護(hù)。 3、TN系統(tǒng) 過電壓與TT系統(tǒng)類似。不同之處是TN系統(tǒng)設(shè)備外露可導(dǎo)電部分上都有電擊危險(xiǎn)電壓。三、相中單相短路故障過電壓 最大過電壓倍數(shù)1.45，產(chǎn)生在健全相上，性質(zhì)為相中差模過電壓，除對(duì)系統(tǒng)絕緣有威脅外，還會(huì)在用電設(shè)備上產(chǎn)生過電壓和過電流。 用電設(shè)備絕緣弱于變配電設(shè)備，但相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已考慮這一因素，標(biāo)準(zhǔn)間配合基本可消除絕緣擊穿危險(xiǎn)，但前提是過電流保護(hù)動(dòng)作跳閘，過電壓持續(xù)時(shí)間較短。 用電設(shè)備過電流可能產(chǎn)生熱損壞，取決于過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。但這不是短路熱穩(wěn)定問題 電涌保護(hù)器SPD對(duì)該電壓敏感，對(duì)應(yīng)參數(shù)為暫時(shí)過電壓試驗(yàn)值UT。見第七章第五節(jié) 高壓系統(tǒng)故障引起的低壓系統(tǒng)暫時(shí)

27、過電壓及防護(hù)一、高低壓系統(tǒng)縱向絕緣破壞導(dǎo)致的直接傳導(dǎo)性過電壓 可能因變壓器內(nèi)部絕緣破壞所致，也可能因變壓器中性點(diǎn)和高壓配電柜二次接地故障所致 。 后果：低壓側(cè)對(duì)地共模過電壓，量值為高壓側(cè)相電壓。 防護(hù)措施：中性點(diǎn)擊穿保護(hù)器，附加對(duì)地絕緣。 過電壓出現(xiàn)，保護(hù)器擊穿接地，限值低壓側(cè)對(duì)地電壓，此時(shí)故障電流為高壓側(cè)接地故障電流。 低壓側(cè)中性點(diǎn)對(duì)地絕緣監(jiān)測(cè)，對(duì)正常運(yùn)行時(shí)擊穿保護(hù)器短路，IT系統(tǒng)變成TT系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)。如果需要，還可以發(fā)出動(dòng)作指令跳閘。 二、變配電所高壓接地故障引起的低壓系統(tǒng)暫時(shí)過電壓 為低壓系統(tǒng)供電的變配電所內(nèi)高壓系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，可能通過接地和等電位聯(lián)結(jié)傳導(dǎo)故障電壓，導(dǎo)致低壓裝置發(fā)生過

28、電壓。 1、工頻應(yīng)力電壓與故障電壓 標(biāo)準(zhǔn)：GB16895.10-2010低壓電氣裝置 第4-44部分：安全防護(hù) 電壓騷擾與電磁騷擾。 內(nèi)容：變配電所高壓接地故障條件下低壓系統(tǒng)應(yīng)關(guān)注的過電壓。 類別：應(yīng)力電壓，故障電壓。名稱符號(hào)含義主要用途備注工頻應(yīng)力電壓U1變配電所內(nèi)低壓配電裝置帶電導(dǎo)體與裝置外露可導(dǎo)電部分之間的電壓校驗(yàn)電源級(jí)配電裝置保護(hù)絕緣耐壓與各帶電導(dǎo)體對(duì)應(yīng)的電壓不同，取最大者U2變配電所外低壓裝置（含用電設(shè)備）帶電導(dǎo)體與裝置外露可導(dǎo)電部分之間的電壓校驗(yàn)中間級(jí)、終端級(jí)配電裝置和用電設(shè)備保護(hù)絕緣耐壓與各帶電導(dǎo)體對(duì)應(yīng)的電壓不同，取最大者故障電壓Uf變配電所外低壓裝置（含用電設(shè)備）外露可導(dǎo)電部分

29、與參考地之間的電壓可能有間接電擊危險(xiǎn)，用于電擊防護(hù)特殊場(chǎng)所當(dāng)考慮該電壓產(chǎn)生電打火問題 應(yīng)力電壓：作用在設(shè)備保護(hù)絕緣上的電壓。 高壓工程中將可能降低或損壞絕緣性能的因素稱為應(yīng)力，如強(qiáng)電場(chǎng)、發(fā)熱、潮濕、紫外線、化學(xué)腐蝕、機(jī)械塑性形變等。電壓屬電場(chǎng)因素應(yīng)力，對(duì)絕緣性能有負(fù)面影響，因此稱為應(yīng)力電壓。 故障電壓：作用在設(shè)備外露可導(dǎo)電部分與地之間的電壓。 故障電壓不會(huì)對(duì)設(shè)備絕緣產(chǎn)生威脅，因此不是應(yīng)力電壓。 2、工頻應(yīng)力電壓與故障電壓量值理論計(jì)算示例Yyn6連接組變壓器條件下TT系統(tǒng)應(yīng)力電壓和故障電壓計(jì)算過程 高壓相量圖分別接地時(shí)應(yīng)力電壓U1計(jì)算相量圖共同接地時(shí)應(yīng)力電壓U2計(jì)算相量圖變壓器連接組：Yyn6

30、TN系統(tǒng)故障電壓出現(xiàn)最大值條件示例 3、工頻應(yīng)力電壓和故障電壓量值的工程實(shí)用計(jì)算 系專家工作成果，考慮最不利條件的計(jì)算，以標(biāo)準(zhǔn)的形式發(fā)布。計(jì)算方法如前示例。 故障電壓 Uf和應(yīng)力電壓 U1、U2與高壓系統(tǒng)接地條件、變配電所接地類型、變壓器連接組、低壓系統(tǒng)接地形式等諸多因素都有關(guān)系，這些因素的特定組合才可能出現(xiàn)最大值。具體到每一種情況，雖然未必一定出現(xiàn)最大值，但常以最不利條件校驗(yàn)。高壓系統(tǒng)故障引起的低壓系統(tǒng)內(nèi)的工頻應(yīng)力電壓和工頻故障電壓計(jì)算公式前面算過關(guān)于上頁(yè)表的附注 IT系統(tǒng)條件列示IT系統(tǒng)設(shè)備外殼與變配電所共地示例IT系統(tǒng)第2行情況第六節(jié) 故障電壓和應(yīng)力電壓的防護(hù) 討論針對(duì)高壓系統(tǒng)故障導(dǎo)致的

31、低壓系統(tǒng)過電壓危害的防護(hù)。一、故障電壓Uf的危害與防護(hù) 危害：電擊危險(xiǎn)，對(duì)地打火危險(xiǎn)。 特點(diǎn)：切斷電源防護(hù)措施由高壓系統(tǒng)電源側(cè)或負(fù)荷側(cè)保護(hù)系統(tǒng)實(shí)施，可能不在低壓系統(tǒng)用戶權(quán)屬范圍，此時(shí)無(wú)法保證其有效性。 GB16895.10-2010標(biāo)準(zhǔn)替代之前16895.10、11、12、16GB16895.11-2001標(biāo)準(zhǔn)T：接觸電壓F：故障電壓規(guī)范注釋明確該曲線推導(dǎo)自電流人體效應(yīng)的時(shí)間/電流曲線C2（50%室顫），但未明確推導(dǎo)條件，即與人體阻抗相關(guān)的接觸面積、壓力及濕潤(rùn)情況。未弄明白二、應(yīng)力電壓的防護(hù) GB16935.1-2008低壓系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的絕緣配合 第1部分：原理、要求和試驗(yàn)該標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)為基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)

32、對(duì)220/380V系統(tǒng)，5s以下暫時(shí)過電壓限值為1420V，5s以上過電壓允許值為470V。 第七節(jié) 高壓系統(tǒng)技術(shù)條件與低壓系統(tǒng)安全的關(guān)系討論一、變配電所接地電阻阻值的意義84頁(yè)所列表格中查閱 認(rèn)識(shí)：變配電所接地電阻取值原理上不是固定的，隨條件而變，而且還要考慮過電壓保護(hù)以外的因素，是一個(gè)多因素關(guān)聯(lián)的技術(shù)問題。 一個(gè)結(jié)論可以明確：接地電阻阻值小，對(duì)低壓系統(tǒng)工頻暫時(shí)過電壓防護(hù)和電擊防護(hù)都是有利的。 工程問題：如果10/0.4kV變配電所是電力公司公用所，低壓用戶低壓電氣裝置設(shè)計(jì)又依賴于變配電所技術(shù)條件，在技術(shù)法規(guī)、社會(huì)管理、法定責(zé)任等方面如何配合？二、高壓系統(tǒng)接地故障電流量值 除了接地電阻阻值以外，高壓系統(tǒng)接地故障電流IF也是一個(gè)關(guān)鍵性的數(shù)據(jù)。 10kV小接地系統(tǒng)為電容電流，典型值幾十安。 GB50613-2010城市