高壓電工進網作業許可培訓第十四講
過電壓保護
一、 過電壓概述
1、 過電壓及其危害
電力系統執行中，出現危及電氣裝置絕緣的電壓稱為過電壓。電氣裝置正常執行時，所受電壓為其相應的額定電壓。由於受各種因素的影響，如：
雷擊或電力系統中的操作、事故等原因，使某些電氣裝置和線路上承受的電壓大大超過正常執行電壓，危及裝置和線路的絕緣。引起裝置絕緣擊穿損壞，不僅中斷供電，甚至引**災，造成電力系統的極大破壞。
2、 過電壓分類：雷電過電壓與內部過電壓
雷電過電壓與氣象條件有關，是外部原因造成的，又稱大氣過電壓或外部過電壓。
內部過電壓是由電力系統中內部能量的傳遞或轉化引起的。內部過電壓又分為工頻過電壓、諧振過電壓和操作過電壓。
3、 雷電過電壓
1） 雷雲形成
2） 雷雲放電：
天空中兩塊帶異號電荷的雷雲相互靠近時，當空氣絕緣擊穿時就發生
空中閃電，雷雲較低時，就會對地面上的建築或高大樹木放電。
雷雲放電大多數要重複2~3次。第一次放電過程是分級的，分為先導放電電流、主放電電流和餘輝放電電流。主放電時電流很大，，能達幾千安甚至幾
十、上百千安，但時間很短，只有50~100。餘輝電流很小，但時間較長。
雷擊時，強大的雷電電流快速流過被擊物體，產生很高的衝擊電壓，衝擊電壓與雷電流大小和被擊物體衝擊電阻大小有關。
3） 直接雷擊過電壓
雷雲直接對電器裝置或電力線路放電，電流流過這些裝置時，在流徑的阻抗上產生衝擊電壓，引起過電壓，稱為直接雷擊過電壓。
4） 雷電反擊過電壓
雷雲對架空電力線路的桿塔頂部放電，雷電流經桿塔入地時，在桿塔阻抗和接地阻抗上存在電壓降，因此在桿塔頂部出現高電位，這個高電位作用於線路的絕緣子上，如果電壓足夠高，有可能產生擊穿，對導線放電，這種情況稱為雷擊反擊過電壓。
5） 感應雷過電壓
雷電時，在導線上會感應出大量的和雷雲極性相反的束縛電荷，形成雷電過電壓。
6） 雷電侵入波
因直接雷擊或感應雷擊在輸電線路上形成迅速流動的電荷稱它為雷電進行波。雷電侵入波前行時，如遇斷路，或變壓器線圈尾端中性點時，會發生波的全反射，於侵入波迭加，過電壓增加一倍。
4、 內部過電壓
1） 工頻過電壓
電力系統中的工頻過電壓一般由線路空載、單相接地或三相系統中發生不對稱故障時引起。在中性點不接地的系統中，當發生單相接地故障時，其它健全相對地電壓可增高到倍的相電壓；高電壓長線路空載執行時，電容電流流經感抗後使線路未端電壓公升高。
工頻過電壓的特點是持續時間較長。
2） 諧振過電壓
在串聯電路中，當容抗和感抗相等時，會發生串聯諧振，這時電感、電容兩端的電壓是總電壓的q倍。這就是串聯諧振。
由鐵磁諧振引起的過電壓持續的時間長，而且由於頻率低，會引起電壓互感器鐵芯嚴重飽和，而導致電壓互感器損壞和閥形避雷器**。
3） 操作過電壓
操作過電壓是指電力系統早由於操作或事故，使執行狀態發生改變，而引起相關裝置（電容、電感）上的電場、磁場能量相互轉換引起的過電壓。
二、 直接雷擊過電壓保護
為防止直接雷擊電力裝置，一般採用避雷針或避雷線。
1、 單支避雷針的保護範圍
1） 地面上：保護半徑
2） 避雷針1/2高度以上
3） 避雷針1/2高度以下
2、 兩支等高避雷針保護範圍
兩針間距d與針高h之比不宜大於5
3、 多支避雷針的保護範圍
4、 單根避雷線的保護範圍
5、 兩根避雷線的保護範圍
三、 雷電侵入波防護
1、 變電所進線段保護
2、 變電所母線防雷保護
3、 變壓器中性防雷保護
4、 配電變壓器防雷保護
四、 過電壓保護裝置
1、 保護間隙
2、 閥型避雷器
閥型避雷器最基本的構造元件是火花間隙(簡稱間隙)和非線性工作電阻片(簡稱閥片)，它們串聯疊裝在密封的瓷套管內。當電力系統出現危險的過電壓時，間隙很快被擊穿，衝擊電流通過閥片流入大地。當線路上的過電壓消除之後，火花間隙將工頻續流迅速切斷(火花間隙不會被正常的工頻電壓擊穿)，使線路與大地保持絕緣，恢復正常的執行。
根據結構效能和用途的不同，閥型避雷器主要有以下幾種型號：
(1)fs型避雷器。這是一種普通閥式避雷器，結構較為簡單，保護效能一般，**低廉，一般用來保護10kv及以下的配電裝置。如配電變壓器、柱上斷路器、隔離開關、電纜頭等。
(2)fz型避雷器。這種避雷器在火花間隙旁併聯有分路電阻，保護效能好。主要用於3～220kv電氣裝置的保護。
(3)fcd型避雷器。這是一種磁吹式閥型避雷器，火花間隙不但有分路電阻，還有分路電容，保護效能較為理想，主要用於旋轉電機的保護。
3、 金屬氧化物避雷器
金屬氧化物避雷器是目前國際最新的過電壓保護器。由其核心元件採用氧化鋅電阻片，與傳統碳化矽避雷器相比，改了避雷器的伏安特性，提高了過電壓通流能力，從而使避雷器特徵的根本變化。
當避雷器在正常工作電壓下，流過避雷器的電流僅有微安級，當遭受過電壓時，由於氧化鋅電阻片的非線性，流過避雷器的電流瞬間達數千安培，避雷器處於導通狀態，釋放過電壓能量，從而有效地限制了過電壓對輸變電裝置的侵害。
工作條件
1、環境溫度不高於+40度，不低於-40度。
2、海拔高低不超過1000-2000m（高原地區應在訂貨時註明）。
3、交流系統頻率50hz或60hz。
4、長期施加在避雷器上工頻電壓不超過避雷器持續執行電壓。
5、最大風速不超過35m/s。
6、**烈度7度及以下地區。
7、汙穢地區要註明。
18、 與fz型避雷器殘壓相比，fs型避雷器具有（ ）特點。
a 殘壓低 b 體積小 c 有均壓電阻
25、接於電力系統的非主進電纜及重要電纜每1～3年應進行一次預防性試驗，且最好在夏、冬季節土壤比較乾燥時進行。（ ）
31、電力電纜中，保護層保護電纜免受外界雜質和水分的侵入，以防止外力直接損壞電纜。（對 ）
25、fz型避雷器殘壓比fs型避雷器殘壓低，適合作為發電廠和變電所電氣裝置的防雷保護。（ √ ）
26、當雷電進入波前行時，如果遇到分閘狀態的線路開關，會發生行波的全反射而產生過壓。（ √ ）
26. 電纜型號yjlv22-3×120-10-300表示的電纜為（ ）。
a．鋁芯、交聯聚乙烯絕緣、細圓鋼絲凱裝、聚乙烯外護套電纜
b．銅芯、交聯聚乙烯絕緣、雙鋼帶凱裝、聚氯乙烯外護套電纜
c．鋁芯、交聯聚乙烯絕緣、雙鋼帶凱裝、聚氯乙烯外護套電纜
d．銅芯、交聯聚乙烯絕緣、細圓鋼絲凱裝、聚乙烯外護套電纜
27. 為了考核電氣裝置的絕緣水平，我國規定：66kv的允許最高工作電壓為（ ）。
a 72.5kv b 76kv c 79.5kv
28. 在正常情況下，閥型避雷器中（ ）。
a 無電流流過 b 流過工作電流 c 流過工頻續流
28.普通閥型避雷器由於閥片熱容量有限，所以只允許在( a )下動作。
a. 大氣過電壓 b. 操作過電壓 c. 諧振過電壓
21. 鐵塔基礎型式一般採用底盤、卡盤、拉盤基礎。( - )
22. 支援金具一般用於直線桿塔或耐張桿塔的跳線上，又稱線夾。( + )
23. 絕緣子是一種隔電部件，應具有良好的電氣效能，機械效能可不作要求。( -)
24. 桿塔橫擔按材質的不同分為木橫擔、鐵橫擔、瓷橫擔。( + )
25. 用於3—10kv配電變壓器防雷保護的避雷器應盡量靠近變壓器設定，避雷器的接地線應與變壓器金屬外殼分別單獨接地。( - )
26. 電氣裝置附近遭受雷擊，在裝置的導體上感應出大量與雷雲極性相反的束縛電荷，形成過電壓，稱為雷電反擊過電壓。( - )
２７．金屬氧化物避雷器持續執行電壓實際應略高於系統的（ a ）．
ａ．最高相電壓; ｂ．平均相電壓; ｃ．線電壓;
13．避雷線的主要作用是傳輸電能( × )．
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