【電壓保護(hù)在電氣工程設(shè)備中的應(yīng)用探究（論文）9200字】

電壓保護(hù)在電氣工程設(shè)備中的應(yīng)用研究摘要根據(jù)電氣工程設(shè)備電壓上升方式和產(chǎn)生區(qū)域的不同，過電壓可分為內(nèi)部過電壓和外部過電壓兩種，其中，內(nèi)部過電壓是指電氣設(shè)備自身產(chǎn)生的內(nèi)能、操作者對(duì)電氣設(shè)備操作不當(dāng)引起的過電壓，外部過電壓是指雷云放電引起的過電壓。任何種類的劇烈過電壓都會(huì)對(duì)電氣設(shè)備的正常使用和壽命產(chǎn)生諸多不良影響，如內(nèi)部過電壓不僅會(huì)改變電力系統(tǒng)的電壓、容量參數(shù)，從而引起大面積停電，同時(shí)也會(huì)在電氣設(shè)備運(yùn)行中引起損壞、燒毀、爆炸等安全隱患問題從而導(dǎo)致電氣設(shè)備的使用壽命和相關(guān)工作人員的人身安全、企業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展產(chǎn)生嚴(yán)重不良影響，為此，本文闡述了電氣工程設(shè)備過電壓的危害，分析了電氣工程設(shè)備過電壓產(chǎn)生的原因，并舉例分析了過電壓保護(hù)在電氣工程設(shè)備中的應(yīng)用最后提出了電氣工程設(shè)備過電壓的保護(hù)措施，從而保障設(shè)備的正常運(yùn)行和設(shè)備的使用壽命。關(guān)鍵詞：過電壓保護(hù)；電氣設(shè)備；變電站；電網(wǎng)目錄TOC\o"1-3"\h\u23184引言 157261過電壓的分類 1138792過電壓產(chǎn)生的原因 2218402.1電力外輸線路 2211882.2發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)連接 215662.3主變壓器側(cè)斷路器開斷空載 3299852.4自然因素 3103263過電壓保護(hù)在電氣工程設(shè)備中的應(yīng)用 3316583.1過電壓保護(hù)在變電站設(shè)備中的應(yīng)用 3127463.1.1故障過程描述 3231073.1.2保護(hù)動(dòng)作情況分析 3119643.1.3故障原因分析 5318253.1.4應(yīng)對(duì)措施 5216353.2過電壓保護(hù)在電網(wǎng)線路工程中的應(yīng)用 6254203.2.1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng) 687773.2.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的設(shè)置方案 8202203.2.3中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng) 10186434過電壓的保護(hù)措施 12257734.1設(shè)備內(nèi)部過電壓保護(hù) 1265154.2設(shè)備外部過電壓保護(hù) 12135224結(jié)語 1332144參考文獻(xiàn) 14引言電氣工程設(shè)備是可直接應(yīng)用于生產(chǎn)、使用、轉(zhuǎn)換、分配、運(yùn)輸及電能溝通的電氣設(shè)備的總稱，如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、接觸器、斷路器、電抗器、隔離開關(guān)、電力電纜、總線、輸電線等均屬于電氣工程設(shè)備由于電氣工程設(shè)備需要直接承受動(dòng)力電壓和電流，它對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定電壓值有著比較高的要求，如果電力系統(tǒng)在運(yùn)行中發(fā)生電力超出合理范圍的現(xiàn)象，即過電壓現(xiàn)象，會(huì)損害電氣工程設(shè)備的絕緣性從而導(dǎo)致電氣設(shè)備損壞或不能正常穩(wěn)定運(yùn)行，在此基礎(chǔ)上，設(shè)備管理人員需要積極探索電氣工程設(shè)備的過電壓保護(hù)措施。1過電壓的分類過電壓一般分為外過電壓和內(nèi)過電壓兩大類。外過電壓也被稱為雷過電壓、大氣過電壓。由于大氣中的雷云在地面上放電。有直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓兩種。雷暴過電壓的持續(xù)時(shí)間約為幾十微秒，由于具有脈沖特性，常被稱為雷暴沖擊波。直擊雷電的過電壓是雷電閃光直接擊中電氣工程裝置的導(dǎo)電部時(shí)出現(xiàn)的過電壓。在雷閃擊中帶電的導(dǎo)體，例如架空輸電線的導(dǎo)線，被稱為直接落雷。在雷閃擊中的通常情況下，處于輸電線路鐵塔那樣的接地狀態(tài)的導(dǎo)體，在使電位上升后，向帶電的導(dǎo)體放電稱為反擊。直擊雷電的過電壓幅度可達(dá)百萬伏，可破壞電氣工程設(shè)施的絕緣，引起短路接地故障。感應(yīng)雷過電壓是雷閃擊中電氣工程設(shè)備附近的地面，是在放電過程中由于空間電磁場(chǎng)的急劇變化而沒有直接受到雷擊的電氣工程設(shè)備（包括二次設(shè)備、通信設(shè)備）感應(yīng)的過電壓。因此，架空輸電線需要架設(shè)避雷線和接地裝置等進(jìn)行防護(hù)。通常用輸電線路的耐雷水平和落雷跳閘率來表示輸電線路的耐雷能力。由于內(nèi)部過電壓電力系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行方式發(fā)生變化而產(chǎn)生的過電壓。有瞬態(tài)過電壓、操作過電壓及諧振過電壓。暫態(tài)過電壓是由斷路器操作或短路故障引起的，是電力系統(tǒng)經(jīng)過瞬態(tài)過程再次達(dá)到某種暫時(shí)穩(wěn)定時(shí)產(chǎn)生的過電壓，又稱工頻電壓升高。常見的有①空載長(zhǎng)線容量效應(yīng)（法蘭奇亞效應(yīng)）。工頻電源作用下，由于遠(yuǎn)距離空載線路電容效應(yīng)的積累，沿線電壓分布不同，末端電壓最高。②不對(duì)稱短路接地。三相輸電線a短路導(dǎo)致接地故障時(shí)，b、c相的電壓上升。③切斷過電壓，輸電線路發(fā)生故障突然切斷負(fù)載時(shí)，由于電源的電動(dòng)勢(shì)沒有及時(shí)自動(dòng)調(diào)整而引起的過電壓。操作過電壓是由于進(jìn)行斷路器操作或突然發(fā)生短路而導(dǎo)致的衰減快、持續(xù)時(shí)間短的過電壓，常見的是①加載線路的快門和聚合快門的過電壓。②切除無負(fù)荷線路的過電壓。③切斷空載變壓器的過電壓。④電弧接地過電壓。諧振過電壓是通過電力系統(tǒng)中的電感、電容等能量存儲(chǔ)元件以某布線方式與電源頻率諧振而產(chǎn)生的過電壓。一般是由于①線性諧振過電壓。②鐵磁共振過電壓。③參量諧振過電壓。2過電壓產(chǎn)生的原因2.1電力外輸線路目前，我國(guó)大部分火電廠采用連接電氣工程設(shè)備和遠(yuǎn)距離高壓專用輸電線路的方式構(gòu)建電力外輸電線路，這種電力外輸電線路連接方式可以有效提高電力系統(tǒng)的輸電效率，但輸電線路距離遠(yuǎn)，輸電過程復(fù)雜受外部環(huán)境等因素影響，如系統(tǒng)電壓升高、頻率降低等情況下，發(fā)電機(jī)、變壓器會(huì)產(chǎn)生過勵(lì)磁現(xiàn)象，容易使電氣設(shè)備產(chǎn)生過電壓。此外，應(yīng)用電力外輸電線，在實(shí)際輸電過程中，受外輸電線不對(duì)稱接地、電容效應(yīng)等因素的影響，容易導(dǎo)出遠(yuǎn)距離高壓專用輸電線路，輸電過程中產(chǎn)生過電壓，從而對(duì)線路上電氣工程設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生一定的不良影響。由于一條供電線兩端開關(guān)在其分路時(shí)間上始終存在一定的差異，所以無論是正常操作還是故障跳閘，都有切除負(fù)載線的情況，在斷路器的消弧能力不充分的情況下，在電弧在觸頭間再燃燒的情況下，切斷負(fù)載線的路徑電壓較多電弧在觸頭間再燃燒是產(chǎn)生這種過電壓的根本原因，因此，通過提高斷路器的消弧性能，特別是提高切斷小電流的性能，可以降低電弧再燃燒的可能性，降低過電壓。2.2發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)連接為了限制接地電流和阻止各種過電壓，火電廠通常采用發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)與高阻接地連接的方式。這樣高電阻的電阻值通常在幾百歐元到幾千歐元之間，既可以在發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)和大地之間直接安裝大電阻，也可以在發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)和大地之間安裝接地變壓器，在變壓器的一次側(cè)接地發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)、變壓器的二次側(cè)連接小電阻一次側(cè)出現(xiàn)的阻抗等于二次側(cè)電阻乘以變壓器變量比的平方，現(xiàn)在大單元的主流方式是用變壓器連接小電阻。以我廠布置為例，接地變壓器變化比為27/0.22kV，變壓器次級(jí)側(cè)電阻為0.0882Ω，經(jīng)計(jì)算發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地電阻為1328.2Ω，采用中性點(diǎn)高電阻接地的目的是為故障點(diǎn)注入電阻性電流，提高接地保護(hù)動(dòng)作的敏感性從而可以有效地預(yù)防和降低電氣工程設(shè)備在運(yùn)行中產(chǎn)生電壓過高的問題，并且還可以通過高電阻接地降低電網(wǎng)過電壓的幅度。中性點(diǎn)電阻相當(dāng)于在諧振電路的電容中并聯(lián)連接一個(gè)衰減電阻，因此基本上避免了在衰減電阻的作用下產(chǎn)生諧振過電壓的可能性。2.3主變壓器側(cè)斷路器開斷空載火電廠電力系統(tǒng)在運(yùn)行中主變壓器側(cè)斷路器往往會(huì)切斷空載，當(dāng)主變壓器側(cè)斷路器產(chǎn)生開負(fù)載時(shí)，斷路器應(yīng)切斷微弱電流，使原本不大的變壓器空載電流立即降到零。因此，在變壓器的勵(lì)磁電感上，一側(cè)產(chǎn)生非常高的電壓，在母線和線路上的絕緣脆弱部分引起事故。2.4自然因素風(fēng)、雨、雷、電等極端自然現(xiàn)象不僅會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)跳閘現(xiàn)象，而且由于雷電可與輸電線直接接觸，導(dǎo)致電力系統(tǒng)中出線設(shè)備外部產(chǎn)生過電壓。例如，相關(guān)研究證實(shí)，風(fēng)、雨、雷、電等極端自然現(xiàn)象是引起電力系統(tǒng)現(xiàn)出線設(shè)備外部過電壓的最重要因素之一。3過電壓保護(hù)在電氣工程設(shè)備中的應(yīng)用3.1過電壓保護(hù)在變電站設(shè)備中的應(yīng)用3.1.1故障過程描述2021年12月，某220kV智能變電站110kVGIS設(shè)備耐壓試驗(yàn)結(jié)束后復(fù)電，110kVⅠ母和110kVⅡ母均帶電后依次關(guān)閉110kVⅠ母TV二次空開A、B、C相，期間1號(hào)主變壓器A組保護(hù)裝置中壓側(cè)間隙過電壓保護(hù)動(dòng)作，延遲0.5s后跳出1號(hào)主變壓器三側(cè)斷路器B組保護(hù)裝置沒有動(dòng)作記錄。3.1.2保護(hù)動(dòng)作情況分析現(xiàn)場(chǎng)主變壓器保護(hù)裝置均采用PCS-978GE-D主變壓器保護(hù)裝置。發(fā)生故障時(shí)，110kVI母電壓互感器未形成空腔以輸送1號(hào)主變壓器中壓側(cè)合并單元B組的保護(hù)電壓，因此1號(hào)主變壓器B組的保護(hù)裝置未動(dòng)作，故障波形如圖2、圖3所示。故障錄像機(jī)故障時(shí)刻波形分析結(jié)果如下：1）110kV母線A套筒綜合單元I的母A相電壓空開閉后，B相和C相電壓分別以0.8s、2.2s空開閉。2）A相電壓空開閉上后，B相電壓空開閉前，B相和C相的產(chǎn)生電壓約為33V、28V，電壓相位與A相電壓基本一致，此時(shí)3U0約為120V，大于自產(chǎn)零序保護(hù)定值104V。3）B相電壓空開閉后，C相電壓空開閉前，3U0減少到85V左右。4）故障波形與回電操作過程及主變壓器保護(hù)動(dòng)作情況一致。5）分別對(duì)220kV故障錄波裝置及110kV故障錄波裝置故障時(shí)刻波形進(jìn)行了調(diào)查和比較分析，兩套故障錄波裝置故障時(shí)刻波形基本一致。圖1220kV故障錄波圖圖2110kV故障錄波圖3.1.3故障原因分析結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查情況，零序間隙過電壓保護(hù)動(dòng)作的原因可以確定電壓二次回路中存在寄生回路。當(dāng)A相電壓被兩次開路時(shí)，在BC相中產(chǎn)生與A相電壓相同相位的感應(yīng)電壓，并且主變壓器零序間隙過電壓保護(hù)被自然產(chǎn)生的零序整定，引起主變壓器零序間隙過電壓保護(hù)動(dòng)作。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)圖紙檢查，110kV母線電壓切換及并聯(lián)裝置采用RCS-9663D電壓并聯(lián)裝置，電壓并聯(lián)柜保護(hù)用電壓電路AB相、BC相間存在電壓監(jiān)測(cè)繼電器，形成寄生電路。當(dāng)110kV母線A組綜合單元I的母A相電壓空開閉時(shí)，B相和C相分壓，導(dǎo)致1號(hào)主變壓器的中壓側(cè)間隙過電壓保護(hù)動(dòng)作。電壓監(jiān)視繼電器分壓如圖4所示，圖中Zm為電壓并聯(lián)機(jī)殼電壓監(jiān)視繼電器阻抗，Zn為集成單元采樣卡內(nèi)部的小TV阻抗，Zl為二次電纜芯線阻抗。當(dāng)A相電壓被關(guān)斷、B相、C相電壓被關(guān)斷時(shí)，A相電壓可以通過Zm、Zl、Zn分壓為B相、C相。圖4電壓監(jiān)視繼電器分壓原理圖3.1.4應(yīng)對(duì)措施1）常規(guī)變電站主變壓器零序過電壓保護(hù)當(dāng)外部零序電壓外部二次回路不完善時(shí)，建議在母線停電條件時(shí)完善主變壓器零序過電壓保護(hù)外部零序電壓外部二次回路。電路完善，試驗(yàn)完成后，將主變壓器間隙零序過電壓保護(hù)改為外接零序電壓。2）在智能變電站外接零序電壓虛電路不完善的情況下，建議結(jié)合主變壓器停電，完善母線合并單元、間隔合并單元及主變壓器保護(hù)間的外接零序電壓虛電路配置，將主變壓器間隙零序過電壓保護(hù)改為采用外接零序電壓并且保證考試的到達(dá)。模型文件、現(xiàn)場(chǎng)安全措施不具備改進(jìn)條件的，應(yīng)當(dāng)分析操作時(shí)可能的感應(yīng)電壓大小，并制定預(yù)案。3）在整改措施未完成前，為避免主變壓器間隙過電壓保護(hù)誤動(dòng)，建議主變壓器送電時(shí)關(guān)閉保護(hù)用電壓繞組空出二次分相，后關(guān)閉三相空氣開關(guān)。3.2過電壓保護(hù)在電網(wǎng)線路工程中的應(yīng)用3.2.1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)針對(duì)工礦企業(yè)3-35kV中性點(diǎn)不接地供電系統(tǒng)，以及供電、用電特性，結(jié)合國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)水平，可設(shè)置三級(jí)保護(hù)的整體防護(hù)體系，如圖1所示，包括以下設(shè)置：圖1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)過電壓保護(hù)設(shè)置圖過電壓保護(hù)器1+能量抑制裝置2+單相接地消弧裝置3。（1）過電壓保護(hù)器避雷器的設(shè)計(jì)目的是為了防止雷電產(chǎn)生相對(duì)過電壓，目前企業(yè)供電網(wǎng)絡(luò)主要以電纜輸電線為主，操作開關(guān)以真空斷路器為主。在這種供電模式下，系統(tǒng)過電壓的主要威脅來自內(nèi)部過電壓，包括操作過電壓、諧振過電壓、間歇電弧接地過電壓、單相金屬接地過電壓等。表現(xiàn)形式不僅相對(duì)有過電壓，更多的是相間過電壓，采用避雷器已經(jīng)不能滿足要求。因此，20世紀(jì)90年代中期至后期，工礦企業(yè)開始大量采用組合式過電壓保護(hù)器。組合式過電壓保護(hù)器采用6通道設(shè)置，對(duì)相地、相間具有同等保護(hù)作用，實(shí)現(xiàn)了全面保護(hù)，大大提高了供電設(shè)備的安全性。保護(hù)器的2ms方波通流量遠(yuǎn)大于避雷器，從150A提高到最大800A，過電壓保護(hù)器自身的安全性也大大提高。組合式過電壓保護(hù)器包括無間隙組合式過電壓保護(hù)器和串聯(lián)間隙組合式過電壓保護(hù)器，由于串聯(lián)間隙分散度大，以及間隙放電沖擊的影響，串聯(lián)間隙組合式過電壓保護(hù)器的事故率過高，故不建議采用。因此，在該方式中采用了沒有間隙的組合式過電壓保護(hù)器，設(shè)置在各開關(guān)柜內(nèi)和PT柜內(nèi)。主要作用是限制在斷路器斷開期間在斷路器的出線側(cè)產(chǎn)生的操作過電壓和在系統(tǒng)外部（雷侵入波）、內(nèi)部（操作、諧振、接地等）產(chǎn)生的瞬時(shí)過電壓。限壓裝置抗沖擊能力強(qiáng)，可緩解過電壓波頭的梯度，限制過電壓峰值。作為系統(tǒng)過電壓防護(hù)的第一級(jí)保護(hù)設(shè)置。（2）能量抑制裝置過電壓引起的破壞的大小由過電壓的能量決定，所以必須充分考慮各種過電壓引起的過電壓能量。過電壓保護(hù)器主要針對(duì)瞬時(shí)性過電壓設(shè)置，過電壓的能量超過過電壓保護(hù)器的設(shè)計(jì)接受能量會(huì)導(dǎo)致過電壓保護(hù)器的破壞、儲(chǔ)熱甚至熱崩潰，是通常所說的爆炸。能量抑制裝置的作用是在過電壓保護(hù)器的能量無法承受的情況下，用于吸收系統(tǒng)過電壓產(chǎn)生的能量，能量抑制裝置與過電壓保護(hù)器的配合曲線圖見圖2。圖2過電壓保護(hù)器與能量抑制裝置的曲線配合圖圖2中的曲線1是過電壓保護(hù)器的非線性特性曲線，曲線2是能量抑制裝置的非線性特性曲線。在第一階段中，在過電壓峰值低于過電壓保護(hù)器的直流1mA電壓基準(zhǔn)值U1mA的情況下，過電壓保護(hù)器和能量抑制裝置都處于高電阻狀態(tài)，在第二階段中當(dāng)過電壓峰值高于過電壓保護(hù)器直流1mA電壓基準(zhǔn)值U1mA但低于能量抑制裝置直流1mA電壓基準(zhǔn)值U'1mA時(shí)，過電壓保護(hù)器工作接通，能量抑制裝置仍處于高電阻狀態(tài)，過電壓保護(hù)器限制過電壓峰值，緩和過電壓波頭的斜率接受瞬時(shí)性過電壓能量，將過電壓峰值限制在用電氣設(shè)備絕緣的接受能力的范圍內(nèi)，在第3階段，隨著過電壓峰值的上升，在過電壓峰值高于U'1mA但低于UI0的情況下，能量抑制裝置導(dǎo)通，此時(shí)過電壓保護(hù)器和能量抑制裝置都處于導(dǎo)通狀態(tài)，通過過電壓保護(hù)器電流比通過能量抑制裝置的電流大，在第四階段，當(dāng)過電壓峰值上升到UI0時(shí)到達(dá)保護(hù)單元（1）的伏安曲線和保護(hù)單元（2）的伏安曲線的交叉點(diǎn)，保護(hù)單元（1）和保護(hù)單元（2）通過的電流全部為I0。隨著過電壓進(jìn)一步上升，保護(hù)單元（2）通過電流迅速增加，保護(hù)單元（1）通過的電流增加緩慢，保護(hù)單元（2）通過的電流比保護(hù)單元（1）通過的電流大得多過電壓引起的突變能通過保護(hù)單元（2）被吸收抑制。這樣設(shè)定，限制過電壓峰值和抑制過電壓能量分別由伏安曲線不同的2個(gè)保護(hù)單元承擔(dān)，使用2個(gè)保護(hù)單元的不同的氧化鋅非線性電阻，通過高壓氧化鋅非線性電阻單元的過電壓峰值的限制和過電壓波頭梯度的緩和通過高能氧化鋅非線性電阻單元吸收和抑制過電壓能量。兩個(gè)保護(hù)單元利用其物理特性，在伏安曲線達(dá)到I0時(shí)，實(shí)現(xiàn)物理交接，避免已知過電壓保護(hù)裝置產(chǎn)生的過電壓能量超出保護(hù)裝置設(shè)計(jì)承受能力而產(chǎn)生的破壞崩潰和爆炸，大大提高用電設(shè)備的保護(hù)性能。（2）單相接地消弧裝置如果供電系統(tǒng)發(fā)生間歇性的電弧接地故障，產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間間歇性的電弧接地過電壓，電壓突變的能量由于過電壓保護(hù)器、能量抑制裝置的控制還不能消除，則由單相接地消弧裝置直接金屬接地，強(qiáng)制消除電弧接地過電壓作為供電系統(tǒng)過電壓保護(hù)的第三級(jí)保護(hù)設(shè)置。3.2.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的設(shè)置方案針對(duì)工礦企業(yè)3~35kV中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的供電系統(tǒng)，以及消弧線圈的特性、消弧線圈與其他保護(hù)單元的配合能力，如圖3所示，可形成四級(jí)保護(hù)的整體防護(hù)體系，包括以下設(shè)置：圖3消弧線圈接地系統(tǒng)保護(hù)原理圖消弧線圈接地補(bǔ)償裝置0+過電壓保護(hù)器1+能量抑制裝置2+單相接地消弧裝置3。（1）消弧線圈消弧線圈作為保護(hù)措施，主要針對(duì)系統(tǒng)對(duì)地浮動(dòng)電容電流大、可能引起間歇性電弧接地過電壓的問題，主要原理是利用電感電流和電容電流相位相差180°的原理來補(bǔ)償系統(tǒng)的電容電流這種補(bǔ)償只是針對(duì)商用過電壓，間歇性電弧接地故障常常是高頻振蕩過電壓，消弧線圈無力。此外，消弧線圈對(duì)其他原因引起的電網(wǎng)電壓突變沒有保護(hù)作用。電氣設(shè)備在運(yùn)行中受到的過電壓有來自外部的雷電過電壓和當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)變化時(shí)電磁能量振蕩、積蓄而引起的內(nèi)部過電壓兩種。根據(jù)其產(chǎn)生原因，雷暴過電壓又分為直擊雷暴過電壓、感應(yīng)雷暴過電壓及雷暴侵入波過電壓，內(nèi)部過電壓主要分為暫時(shí)過電壓和操作過電壓。操作過電壓包括操作電容負(fù)載過電壓、操作電感負(fù)載過電壓、間歇電弧接地過電壓等。根據(jù)過電壓持續(xù)時(shí)間劃分，有瞬時(shí)脈沖過電壓、短時(shí)間過電壓、長(zhǎng)時(shí)間過電壓等。因此，安裝消弧線圈不能代替電網(wǎng)過電壓的整體防護(hù)設(shè)置，但能夠減少系統(tǒng)電弧的接地發(fā)生的概率，能夠作為防護(hù)系統(tǒng)整體的0級(jí)保護(hù)，在消弧線圈以外系統(tǒng)的整體過電壓保護(hù)系統(tǒng)如上所述按照三級(jí)保護(hù)設(shè)置，消弧線圈作為零級(jí)保護(hù)設(shè)置，共同形成四級(jí)防護(hù)系統(tǒng)。（2）工作原理消弧線圈為預(yù)調(diào)式，無延遲，系統(tǒng)發(fā)生間歇性電弧接地過電壓時(shí)，消弧線圈迅速進(jìn)行系統(tǒng)浮置電容電流的補(bǔ)償，當(dāng)補(bǔ)償余流小于一定值時(shí)，若電弧光被消除，則過電壓控制過程結(jié)束。對(duì)于消弧線圈補(bǔ)償過程中的過電壓或其他原因引起的系統(tǒng)過電壓，系統(tǒng)過電壓的控制根據(jù)上述1-3級(jí)的工作原理對(duì)系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)。特別說明的是，一級(jí)保護(hù)電壓限制裝置利用非線性電阻的物理特性，與系統(tǒng)的接地方式無關(guān)，對(duì)于任何原因都是達(dá)到一定值的過電壓。另外一方面，兩級(jí)保護(hù)能量抑制裝置、三級(jí)保護(hù)單相接地裝置動(dòng)作與消弧線圈在時(shí)間上嵌合，消弧線圈的動(dòng)作是瞬時(shí)的，單相接地裝置的動(dòng)作一般延遲5s，消弧線圈達(dá)到補(bǔ)償效果，當(dāng)電弧過電壓被除去時(shí)，三級(jí)保護(hù)單相接地裝置不動(dòng)作，否則延遲5s后，單個(gè)接地裝置的動(dòng)作是間歇電弧接地的故障相直接金屬接地，強(qiáng)制消除電弧。在延遲5s的過程中，系統(tǒng)過電壓的抑制由能量抑制裝置承擔(dān)，能量抑制裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)超過能量5s。即，在過電壓達(dá)到消除為止的整個(gè)過程中，保證系統(tǒng)過電壓不能超過配電設(shè)備的絕緣耐受性。3.2.3中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)對(duì)于工礦企業(yè)3~35kV中壓供電系統(tǒng)，采用小電阻接地供電方式，考慮到小電阻接地的工作特性，可以形成三級(jí)保護(hù)的整體防護(hù)體系，如圖4所示，包括以下設(shè)置：圖4小電阻接地系統(tǒng)保護(hù)原理圖過電壓保護(hù)器1+能量抑制裝置2+中性點(diǎn)接地電阻3。（1）中性點(diǎn)接地電阻柜中性點(diǎn)小電阻接地裝置主要針對(duì)單相接地故障，包括金屬接地、間歇電弧接地。中性點(diǎn)通過小電阻接地，主要目的是針對(duì)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的單相接地故障通過故障線路跳閘實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的保護(hù)，而不是針對(duì)所有系統(tǒng)電壓突變。無論是什么原因引起的系統(tǒng)過電壓，對(duì)系統(tǒng)的破壞都是電壓突變的幅度和波前梯度以及過電壓持續(xù)的時(shí)間，即電壓突變的能量。因此，小電阻接地系統(tǒng)是整體保護(hù)系統(tǒng)的一環(huán)，不能代替整體保護(hù)系統(tǒng)。（2）工作原理針對(duì)中性點(diǎn)小電阻接地系統(tǒng)，整體電壓保護(hù)方案采用KYG-I型PT綜合控制柜。KYG-I型PT綜合控制柜由PT裝置、電網(wǎng)異常監(jiān)視裝置、電壓限制裝置、能量抑制裝置共同構(gòu)成，安裝在母線上，更換以往的PT柜。KYG-I型PT綜合控制柜未設(shè)置排水單元，其保護(hù)功能由中性點(diǎn)小電阻接地柜承擔(dān)。其他功能與上述相同。中性點(diǎn)采用小電阻接地供電方式，整體保護(hù)系統(tǒng)基本原理如下：電網(wǎng)異常監(jiān)測(cè)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)供電網(wǎng)絡(luò)各參數(shù)的變化，分析電網(wǎng)發(fā)生的異常變化，判斷供電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生異常的原因，進(jìn)行針對(duì)性的處理。對(duì)于供電系統(tǒng)產(chǎn)生的過電壓，不管原因如何，過電壓保護(hù)器和PT綜合控制柜內(nèi)的限壓裝置在故障發(fā)生的瞬間，過電壓達(dá)到工作值時(shí)，氧化鋅非線性電阻導(dǎo)通，緩解過電壓波頭的梯度，限制過電壓峰值。如果過電壓是瞬時(shí)的，則不需要投入其他保護(hù)單元，過電壓保護(hù)過程結(jié)束。如果系統(tǒng)發(fā)生非接地原因造成的短時(shí)間過電壓，電壓突變的能量將超過過電壓保護(hù)器和限壓裝置的能量接受能力，PT綜合控制柜內(nèi)的能量抑制裝置將投入運(yùn)行，進(jìn)而限制過電壓，吸收電壓突變的能量。如果系統(tǒng)發(fā)生接地故障，包括金屬接地和間歇弧光接地，由中性點(diǎn)接地電阻柜和故障線路形成大電流實(shí)現(xiàn)故障切除保護(hù)。另一方面，在故障切除前和故障切除過程中形成的過電壓由上述兩級(jí)保護(hù)承擔(dān)，由此能夠確保全過程中的用電設(shè)備的安全。4過電壓的保護(hù)措施4.1設(shè)備內(nèi)部過電壓保護(hù)電力外輸電線路、發(fā)電機(jī)中心點(diǎn)連接等因素引起的過電壓均屬于設(shè)備內(nèi)部過電壓，對(duì)設(shè)備內(nèi)部過電壓，一般采用人為控制方法進(jìn)行保護(hù)，具體保護(hù)方法為：（1）避免電氣設(shè)備老化引起的過電壓，避免電氣工程設(shè)備老化、采用單相接地方式是引起設(shè)備接地故障的重要原因，接地故障又容易引起設(shè)備的過電壓現(xiàn)象，對(duì)此，設(shè)備管理人員應(yīng)嚴(yán)格對(duì)電氣工程設(shè)備進(jìn)行維護(hù)、維護(hù)，盡量延緩設(shè)備的老化速度同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)接地設(shè)備的檢查和預(yù)防性維護(hù)試驗(yàn)，一旦發(fā)生老化設(shè)備，應(yīng)及時(shí)更換。另外，根據(jù)單相接地時(shí)的正常相過電壓值，設(shè)置合理的避雷設(shè)備和消弧電壓，將設(shè)備的接地相電壓控制在正常電壓的0.8倍范圍內(nèi)，才能有效地減少單相接地引起的過電壓現(xiàn)象。（2）避免突發(fā)事故引起的過電壓，在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，受一些突發(fā)事故的影響，又容易導(dǎo)致系統(tǒng)電壓突然升高，從而容易引起電氣工程設(shè)備的過電壓，對(duì)此需要改進(jìn)設(shè)備配置，如：切斷線路和變壓器的開關(guān)，選擇具有并聯(lián)電容的開關(guān)，電壓電感器盡量選擇電容式電壓電感器，中性點(diǎn)經(jīng)過電阻接地等。4.2設(shè)備外部過電壓保護(hù)電氣工程設(shè)備產(chǎn)生外部過電壓的最主要因素是受雷擊等極端自然因素的影響，對(duì)此，為防止和降低設(shè)備外部過電壓的產(chǎn)生，可采取以下保護(hù)措施：（1）加強(qiáng)出線設(shè)備的保護(hù)設(shè)備管理人員可以采用架空方式架設(shè)出線設(shè)備，即采用塔棒接地方式架設(shè)出線設(shè)備，這樣不僅可以有效降低雷電直接撞擊出線設(shè)備線路的絕緣子閃絡(luò)次數(shù)，還可以降低雷電撞擊出線設(shè)備線路的概率從而可以有效保護(hù)出線設(shè)備線路的行程，同時(shí)有效降低電氣工程設(shè)備的跳閘概率，從而有效預(yù)防和降低設(shè)備過電壓現(xiàn)象的發(fā)生。（2）在設(shè)備外部設(shè)置多種防雷保護(hù)裝置，為了降低雷擊對(duì)電氣工程設(shè)備運(yùn)行的不良影響，降低其外部過電壓現(xiàn)象的發(fā)生率，設(shè)備管理人員還在電氣工程設(shè)備外部設(shè)置了多種防雷保護(hù)裝置，如GIS設(shè)備、防雷接地、電容器組等利用這些防雷保護(hù)裝置可以集中保護(hù)電氣工程設(shè)備，從而有效防止雷擊造成的過電壓損害。（3）對(duì)變電系統(tǒng)避雷器，25項(xiàng)應(yīng)對(duì)措施要求每年雷雨季節(jié)前后各進(jìn)行一次避雷器帶電交流試驗(yàn)，每3年進(jìn)行一次避雷器停電直流試驗(yàn)。每年檢查廠房等建筑防雷設(shè)施，每年對(duì)全廠接地網(wǎng)進(jìn)行在線接地導(dǎo)通