技術(shù)交流過電壓保護(hù)

1、過電壓保護(hù)技術(shù)交流資料1：高電壓技術(shù)中國電力出版社，作者：周澤存、沈其工、方瑜、王大忠資料2：過電壓保護(hù)原理與運(yùn)行技術(shù)中國電力出版社，作者：陳慈萱。資料3：國網(wǎng)武漢高壓研究院產(chǎn)品功能試驗(yàn)報(bào)告（2007）電器字第189號）。前 言在資料2前言這樣描述：“電力系統(tǒng)的工作可靠性是與其絕緣水平和過電壓大小密切相關(guān)的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電力系統(tǒng)各種事故中，絕緣事故占主導(dǎo)地位，而在絕緣事故中由于過電壓引起的事故又占主導(dǎo)地位。過電壓保護(hù)工作做好了，不僅可以使電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，而且還能降低電力系統(tǒng)的造價(jià)與運(yùn)行維護(hù)的工作量”。一、 過電壓的危害及產(chǎn)生的根源1、危害過電壓是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行最大殺手，系統(tǒng)故障及事故都是由過

2、電壓引起。過電壓不僅造成事故且加速系統(tǒng)絕緣累積老化，而且直接引發(fā)絕緣擊穿發(fā)生故障，對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行造成嚴(yán)重危害。2、過電壓產(chǎn)生的根源系統(tǒng)受到的“激勵(lì)”能量注入到系統(tǒng)電感、電容中，電感電容儲(chǔ)存的非工頻能量相互交換產(chǎn)生過電壓，系統(tǒng)存在很小的電阻消耗此能量，經(jīng)過7001500ms完全消失。二、 過電壓的分類過電壓分為：內(nèi)部過電壓和外部過電壓。內(nèi)部過電壓分為：工頻過電壓、操作過電壓、諧振過電壓、斷線諧振過電壓、PT飽和過電壓、單相弧光接地過電壓等。外部過電壓：雷擊過電壓或者說大氣過電壓。這里要強(qiáng)調(diào)的是：內(nèi)部過電壓是以相電壓為基數(shù)，單相弧光接地3.5倍；一般操作過電壓2.8倍（電容器開斷過電壓有可能超

3、過），內(nèi)部過電壓避雷器是不允許動(dòng)作的，也就是說單相弧光接地3.5倍過電壓避雷器不允許動(dòng)作，2.8倍的操作過電壓避雷器更不能動(dòng)作。電容器開斷過電壓有可能很高，標(biāo)準(zhǔn)圖集才使用避雷器。相間沒有過電壓。所有的高電壓技術(shù)書只談相對地過電壓，而不談相間過電壓，是因?yàn)橄嚅g沒有過電壓。因?yàn)橄嚅g有有功負(fù)荷，負(fù)荷就有電阻成分，不可能產(chǎn)生過電壓。組合式過電壓保護(hù)器保護(hù)相間過電壓純屬偽命題。圖1 相間電路等效圖 將上圖等效為一個(gè)RLC二階串聯(lián)電路，將是一個(gè)過阻尼電路，不可能產(chǎn)生過電壓。外部過電壓是以線電壓為基數(shù)，避雷器U1mA參考電壓是線電壓的2.3倍，內(nèi)部過電壓不允許避雷器動(dòng)作，3.5/3 = 2.02 這是避雷器

4、U1mA的參考電壓理論依據(jù)，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及考慮電壓波動(dòng)，因此，U1mA參考電壓是線電壓的2.3倍。內(nèi)部操作過電壓2.8倍的相電壓 = 2.8/3 = 1.62倍的線電壓，1.62遠(yuǎn)小于2.3，用氧化鋅制作“過電壓尖峰吸收器”根本不可能吸收操作過電壓。過電壓抑制柜（聚優(yōu)柜）純屬一個(gè)玩概念的產(chǎn)品，就是PT、避雷器柜。自脫離避雷器用在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)純屬玩概念聽起來很完美，避雷器損壞后脫離系統(tǒng)。在標(biāo)準(zhǔn)中避雷器是不允許放在小容量高壓熔斷器下側(cè)的，如電壓互感器的熔斷器下側(cè)，這是因?yàn)槔讚舴烹婋娏骱艽螅◣譳A），高壓熔斷器瞬間熔斷，造成系統(tǒng)失去避雷保護(hù)。再者中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)即使金屬性接地流過接地點(diǎn)的電流就是

5、系統(tǒng)電容電流，自脫離的熔斷器額定電流到底選多大，5A、10A、20A電容電流的系統(tǒng)，自脫離熔斷器怎么選？氧化鋅一次消諧器是一個(gè)玩概念的產(chǎn)品氧化鋅都有一個(gè)U1mA參考電壓的門檻值，單相弧光接地時(shí)安裝在PT中性點(diǎn)的氧化鋅一次消諧器不允許動(dòng)作，否則會(huì)發(fā)生爆炸，因此它的必須躲過單相弧光接地中性點(diǎn)最大的過電壓，U1mA設(shè)置會(huì)很高，PT鐵磁諧振時(shí)，氧化鋅一次消諧器就不可能動(dòng)作。中性點(diǎn)虛擬接地過電壓保護(hù)裝置原理一、供電系統(tǒng)可以等效為一個(gè)RLC二階電路如圖2，為一段母線的供電一次圖。圖2 圖2的供電系統(tǒng)圖，可以等效為圖2，一條供電線路。圖3 圖3中，由于負(fù)載為中性點(diǎn)不接地，系統(tǒng)輸電線路對地，可以等效為一個(gè)RL

6、C電路，如圖4.圖4RLC電路根據(jù)電路中R的大小可以分為： 過阻尼。 R大于臨界值時(shí) 臨界阻尼； R等于臨界值時(shí) 欠阻尼； R小于臨界值時(shí) 零阻尼情況 R = 0二、 欠阻尼如圖3，這里不再累述二階電路的推計(jì)算過程，我們直接引用二階電路的結(jié)論。固有角頻率，也稱無耗角頻率：衰減系數(shù)：（或用µ表示）衰減振蕩角頻率，也稱有耗角頻率：可以定性分析：若電路中L、C一定， R越小， 衰減系數(shù)µ就越小，振蕩頻率 wd 就越大。電路過渡過程的振蕩性就會(huì)越強(qiáng)，過渡過程時(shí)間也會(huì)越長，電壓和電流衰減越慢，電壓和電流振蕩越劇烈。 可以想象，若R0，則過渡過程會(huì)無休止地進(jìn)行下去。 R越大，衰減系數(shù)&

7、#181; 就越大，振蕩頻率wd 就越小大。電路過渡過程的振蕩性就會(huì)越小，過渡過程時(shí)間也會(huì)越短，電壓和電流衰減越快，電壓和電流振蕩越不劇烈。L、C具有記憶功能，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)改變時(shí)記憶改變前一刻的能量，然后L、C交換能量振蕩產(chǎn)生過電壓，R具有阻尼L、C交換，擬制L、C振蕩電壓的幅值，隨著R的增大，R決定著衰減速度，L、C振蕩衰減越快振蕩電壓越小，振蕩頻率越低，直至過阻尼。三、 供電系統(tǒng)是欠阻尼的二階電路供電系統(tǒng)中由于輸電線路中的電阻成分R消耗有功功率，因此系統(tǒng)中R越小越好，因此系統(tǒng)中R的阻尼極小，系統(tǒng)處在嚴(yán)重的欠阻尼狀態(tài)，且系統(tǒng)L、C振蕩衰減很慢，這就帶來系統(tǒng)的過電壓水平高，系統(tǒng)不穩(wěn)定容易發(fā)生

8、諧振等。供電系統(tǒng)中由于輸電線路中的電阻成分R極小是系統(tǒng)各種過電壓的根源。高電壓技術(shù)指出：系統(tǒng)無耗自振頻率0= 1/LC，衰減系數(shù)=R/2L，當(dāng)0是電源頻率整倍數(shù)時(shí)，系統(tǒng)如有風(fēng)吹草動(dòng)，就會(huì)發(fā)生事故。有些系統(tǒng)當(dāng)操作人員拉開開關(guān)突然進(jìn)線跳閘，就是屬于這類情況。高電壓技術(shù)給出了系統(tǒng)過電壓水平與系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系圖，如圖5。從圖中可以看出，當(dāng)/0 > 0.3時(shí)，系統(tǒng)諧振的過電壓水平就小于相電壓的2.0倍。但是，多數(shù)系統(tǒng)的/0 < 0.2，系統(tǒng)諧振時(shí)過電壓水平很高，其操作過電壓水平很高，以致系統(tǒng)絕緣無法承受而發(fā)生故障及事故。圖5/0的比值決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對于架空線路供電系統(tǒng)送電距離長有較大的R

9、，且架空線路對地電容很小，而對企業(yè)變電所送電距離很短有很小的R，且電纜線路對地電容很大，因此，企業(yè)變電所設(shè)計(jì)更要注意系統(tǒng)可能出現(xiàn)線性諧振，系統(tǒng)操作、不對稱接地故障、斷線（熔斷器一相、二相熔斷）時(shí)系統(tǒng)發(fā)生線性諧振?？傊?，如果使系統(tǒng)系統(tǒng)的/0 > 0.3，系統(tǒng)的各種過電壓水平就會(huì)很低，系統(tǒng)就會(huì)穩(wěn)定。四、中性點(diǎn)虛擬接地抑制系統(tǒng)過電壓的的工作原理供電系統(tǒng)中由于輸電線路中的電阻成分R消耗有功功率，因此系統(tǒng)中R越小越好，因此系統(tǒng)中R的阻尼極小，系統(tǒng)處在嚴(yán)重的欠阻尼狀態(tài)。這是供電系統(tǒng)各種過電壓的根源。如何增大系統(tǒng)中的電阻成分R，阻尼系統(tǒng)L、C振蕩，使L、C振蕩快速衰減。又如何使這個(gè)增加的電阻成分不消耗

10、有功功率，這正是中性點(diǎn)虛擬接地裝置實(shí)現(xiàn)的功能。結(jié)構(gòu)原理：使用特殊材料的變壓器形成開口三角接入大功率電阻，功率幾幾十kVA，向系統(tǒng)注入一個(gè)電阻，這個(gè)電阻對工頻不存在，對非工頻存在。工作原理：中性點(diǎn)虛擬接地裝置增大系統(tǒng)中的電阻成分R，使系統(tǒng)系統(tǒng)的/0 > 0.3，阻尼系統(tǒng)L、C振蕩，降低L、C振蕩頻率，使L、C振蕩快速衰減，或者說使系統(tǒng)處于過阻尼的狀態(tài)，從而抑制系統(tǒng)各種過電壓，實(shí)現(xiàn)全面系統(tǒng)過電壓保護(hù)，從源頭消除各種過電壓。PT有開口三角，三相工頻之和等于0，非工頻之和不等于0，但是開口的功率只有50100VA，無法快速消耗“激勵(lì)”能量。從電路圖的角度分析，中性點(diǎn)虛擬接地裝置相當(dāng)于在等效的圖3

11、電路圖的基礎(chǔ)上，在線路與地之間并聯(lián)一個(gè)電阻R1， 如圖6。圖6把圖7的電路等效為RLC串聯(lián)電路，如圖7，從電路知識(shí)得出結(jié)論：R越小，等效后的R越大，使得系統(tǒng)的/0 > 0.3，對系統(tǒng)的LC振蕩有效阻尼。圖7總之，中性點(diǎn)虛擬接地裝置，正是加大系統(tǒng)的阻尼電阻，阻尼系統(tǒng)LC交換能量，消耗系統(tǒng)LC儲(chǔ)存的能量，從源頭消除系統(tǒng)各種過電壓，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式過電壓保護(hù)，全面治理系統(tǒng)各種過電壓。預(yù)防系統(tǒng)故障及事故發(fā)生，大幅度降低系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性、可靠性，延長系統(tǒng)壽命。中性點(diǎn)虛擬接地裝置的功能：1、杜絕PT鐵磁諧振；2、實(shí)現(xiàn)弧光接地消??；3、操作過電壓小于2.5倍（相電壓）；4、消除系統(tǒng)線性

12、諧振；5、消除系統(tǒng)斷線諧振；6、消除系統(tǒng)參數(shù)諧振；7、與避雷器配合，快速吸收避雷器動(dòng)作后的殘余電荷及避雷器截波形成的殘余電荷。五、中性點(diǎn)虛擬接地裝置的功能：1、 杜絕PT鐵磁諧振；本功能已通過武漢高壓研究所試驗(yàn)驗(yàn)證詳見附件試驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)2PT鐵磁諧振是系統(tǒng)較常發(fā)生的故障，其危害非常大。PT鐵磁諧振具有7大性質(zhì)：很大的范圍內(nèi)的C值都可能發(fā)生；需要“激發(fā)”才能發(fā)生，如變壓器突然合閘、故障等產(chǎn)生的“激勵(lì)”；C值太大時(shí)出現(xiàn)鐵磁諧振的可能性將減少；小系統(tǒng)容易發(fā)生鐵磁諧振；過電壓幅值一般不會(huì)很高，電流卻很大；諧振狀態(tài)可能自保持；電流引起電壓“翻相”現(xiàn)象；具有各次諧波諧振。PT鐵磁諧振的發(fā)生情況：往往發(fā)生在故

13、障消失后。 故障消失后，系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地只有PT中性點(diǎn)接地，系統(tǒng)對地電容記憶的電荷只有對PT泄放，往往引起PT鐵磁諧振。雷擊后 雷擊后避雷器動(dòng)作后U1mA參考電壓以下的電荷，繼續(xù)儲(chǔ)存在系統(tǒng)對地的電容中，系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地只有PT中性點(diǎn)接地，只有對PT泄放，往往引起PT鐵磁諧振?？漳妇€合閘 空載母線合閘，變壓器繞組對地分別電容與電壓互感器繞組形成串聯(lián)諧振，因此規(guī)程規(guī)定不允許帶PT合空母線。諧波 諧波有可能激發(fā)PT鐵磁諧振。單相弧光接地弧光接地不斷燃弧熄弧，有可能激發(fā)PT鐵磁諧振。如圖8，為基波諧振圖解。圖 8 基波諧振圖解為什么規(guī)程中電壓互感器的拐點(diǎn)為相電壓的1.9倍，電壓互感器鐵芯飽和拐點(diǎn)的值設(shè)

14、置越高，諧振過電壓的值就越高?？癸柡碗妷夯ジ衅麟m然發(fā)生鐵磁諧振的概率大幅下降，但是一旦諧振，諧振過電壓更高，引發(fā)系統(tǒng)其它絕緣的破壞造成事故。電壓互感器的拐點(diǎn)為相電壓的1.9倍時(shí)對應(yīng)的諧振過電壓為2.8倍，2.5倍時(shí)約3.5倍的諧振過電壓，如果再提高拐點(diǎn)的值，系統(tǒng)很難承受如此高的工頻過電壓。電壓互感器鐵芯飽和拐點(diǎn)的值，極限為相電壓的2.5倍，所以抗飽和一般都設(shè)置2.5。資料二P40指出：“要徹底根除基波鐵磁諧振，必須人為地加大電阻R， 諧振就不能自保持了。 RE/I”。資料一P313 ：“若在回路中人為地增加R值，則此非線性電感回路在相應(yīng)的E值作用下，只有非諧振工作點(diǎn)，根除了產(chǎn)生工頻諧振的可能性

15、?！??！艾F(xiàn)將產(chǎn)生非線性諧振的條件歸納如下：，諧振回路的損耗電阻小于臨界值，”，也就是諧振回路的損耗電阻大于臨界值時(shí)，PT就不會(huì)發(fā)生鐵磁諧振。見附件二，P313拒絕PT鐵磁諧振原理：需要“激發(fā)”才能發(fā)生PT鐵磁諧振，中性點(diǎn)虛擬接地裝置快速消耗了“激勵(lì)”能量，從而使“激勵(lì)”不能激發(fā)PT發(fā)生鐵磁諧振，PT永遠(yuǎn)不會(huì)發(fā)生諧振。從另一個(gè)角度說，中性點(diǎn)虛擬接地裝置，就是加大零序電阻，使R遠(yuǎn)大于E/I，因此根本不會(huì)發(fā)生鐵磁諧振。從能量的角度來看，就是虛擬接地裝置吸收的能量遠(yuǎn)大于鐵磁諧振飽和“激發(fā)”的能量，PT鐵芯恢復(fù)正常。從資料一P319可知，無論二次諧波、三次諧波、基波、1/2次諧波PT鐵芯飽和過電壓，開口

16、三角都有輸出，中性點(diǎn)虛擬接地裝置就能消耗諧振能量，只要消耗的能量大于鐵芯飽和“激發(fā)”的能量，PT鐵芯就能恢復(fù)正常，阻止諧振。圖9（見資料三）是中性點(diǎn)虛擬接地裝置消除PT鐵磁諧振實(shí)驗(yàn)電壓波形圖，試驗(yàn)證明了虛擬接地裝置吸收的能量遠(yuǎn)大于鐵磁諧振飽和“激發(fā)”的能量，PT鐵芯恢復(fù)正常，諧振消失。 圖9 消除PT鐵磁諧振實(shí)驗(yàn)電壓波形圖2、 實(shí)現(xiàn)弧光接地消??；本功能已通過武漢高壓研究所試驗(yàn)驗(yàn)證詳見附件試驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)1單相弧光接地消弧中壓非有效接地系統(tǒng)，最難解決的問題是單相弧光接地過電壓。目前的消弧裝置有消弧線圈、故障相金屬性接地消弧裝置，都是被動(dòng)式保護(hù)，不能預(yù)防故障發(fā)生，且這兩種消弧裝置存在著缺陷。特別是故障

17、相金屬性接地消弧裝置存在特別嚴(yán)重的技術(shù)缺陷，會(huì)給系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的安全隱患。故障點(diǎn)再次重燃的條件是：故障點(diǎn)對地電壓大于故障點(diǎn)的絕緣強(qiáng)度。這里包含兩種含義，燃弧后故障點(diǎn)弧道被電離，絕緣強(qiáng)度大幅下降，其一故障點(diǎn)對地電壓恢復(fù)速度大于故障點(diǎn)絕緣強(qiáng)度恢復(fù)速度；其二故障點(diǎn)對地電壓恢復(fù)峰值大于故障點(diǎn)絕緣強(qiáng)度。圖10 弧光接地過電壓的發(fā)展過程如圖10（資料二P31），是工頻熄弧理論分析圖，從圖中可以看出：第一次燃弧暫態(tài)過電壓為2.5倍，電容電流過零時(shí)弧光熄滅，熄弧時(shí)刻系統(tǒng)對地電容儲(chǔ)存的電荷，與工頻電壓相疊加，一方面加快故障相對地電壓的恢復(fù)速度，另一方面故障點(diǎn)對地電壓恢復(fù)峰值為正常值的2倍，再者使第二次及以后燃弧暫

18、態(tài)過電壓為3.5倍。正是弧光熄滅時(shí)刻對地電容儲(chǔ)存的電荷，加快了故障相對地電壓的恢復(fù)速度，以及故障相對地電壓恢復(fù)峰值為正常值的2倍，使得故障點(diǎn)對地電壓大于故障點(diǎn)的絕緣強(qiáng)度，弧光再次重燃。中性點(diǎn)虛擬接地消弧原理如果快速把熄弧時(shí)刻系統(tǒng)對地電容儲(chǔ)存的電荷消耗（泄放）掉，一方面降低故障點(diǎn)對地電壓的恢復(fù)速度，使故障點(diǎn)弧道絕緣恢復(fù)速度大于故障點(diǎn)對地電壓的恢復(fù)速度；另一方面使故障點(diǎn)對地電壓恢復(fù)最大峰值接近正常值，而不是相電壓的2倍，故障點(diǎn)就不會(huì)重燃，從而實(shí)現(xiàn)消弧。另外，中性點(diǎn)虛擬接地吸收燃弧“激發(fā)”的能量，降低燃弧暫態(tài)過程及暫態(tài)過電壓的幅值。如圖11（資料三）是中性點(diǎn)虛擬接地裝置消弧過程圖，試驗(yàn)證明了能量消耗

19、法消弧，且消弧時(shí)間15ms。 圖11 中性點(diǎn)虛擬接地裝置消弧電壓波形圖附：消弧柜無法100%判斷故障相的原因分析在消弧柜出現(xiàn)以前，都是由消弧線圈來消弧的，中壓系統(tǒng)是不需要判斷故障相的，故障相判斷都是運(yùn)行人員歸納的簡單判斷方法，故障相判斷是否準(zhǔn)確無關(guān)緊要。消弧柜原理是一個(gè)很好的消弧原理，但是消弧柜的動(dòng)作依賴故障相的判斷，故障相判斷就必須100%，否則就會(huì)造成相間短路，給供電系統(tǒng)帶來更大的隱患！消弧柜廠家競爭，互相攻擊，張三說李四家的消弧柜在那里那里爆炸了！究其原因就是誤判故障相造成短路，消弧柜中的高壓熔斷器不能開斷大電流而爆炸。消弧柜不能準(zhǔn)確判斷故障相的原因在那里呢？1、采樣時(shí)間要10ms要準(zhǔn)確

20、判斷故障相，就必須知道交流信號的幅值及相位，就要對交流信號進(jìn)行傅里葉變換，最小的傅里葉變換采樣時(shí)間為半個(gè)周波，對于50Hz的工頻來說就必須采樣10ms。2、單相弧光接地的每次燃弧時(shí)間10ms3、燃弧期間健全相對地電壓為線電壓。4、熄弧期間健全相對地電壓為相電壓。5、對于健全相10ms采樣的是兩個(gè)完全不同的電壓信號要進(jìn)行傅里葉變換就必須采樣10ms，但每次燃弧10ms，這樣對于健全相的采樣值一段時(shí)間為線電壓，一段時(shí)間為相電壓，是兩個(gè)完全不同的電壓信號，消弧控制器把它作為一個(gè)信號處理，顯然數(shù)據(jù)來源錯(cuò)誤，準(zhǔn)確率只有50%。但對于金屬性接地，消弧柜都能準(zhǔn)確判斷故障相，這是因?yàn)榻饘傩越拥厥菑囊粋€(gè)穩(wěn)態(tài)到另

21、一個(gè)穩(wěn)態(tài)，金屬性接地后信號是連續(xù)的。小電流選線同樣存在這樣的問題，也只有50%的準(zhǔn)確率，加上金屬性接地的判斷正確性，大概可以鼓吹到70%。3、 抑制操作過電壓小于1.5倍本功能已通過武漢高壓研究所試驗(yàn)驗(yàn)證詳見附件試驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)4、5、6電力系統(tǒng)中的電容、電感元件均為貯能元件。當(dāng)系統(tǒng)中操作或故障使其工作狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，將產(chǎn)生電、磁能量震蕩的過渡過程。在此過程中，電感元件貯存的磁能會(huì)在某一瞬間轉(zhuǎn)換為電場貯存于電容元件之中，產(chǎn)生數(shù)倍于電源電壓的過渡過程過電壓。過電壓是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行最大殺手，系統(tǒng)故障及事故都是由過電壓引起。過電壓不僅造成事故且加速系統(tǒng)絕緣累積老化，而且直接引發(fā)絕緣擊穿發(fā)生故障，對電力

22、系統(tǒng)安全運(yùn)行造成嚴(yán)重危害。目前主要采用避雷器、組合式過電壓保護(hù)器、PT消諧器、消弧線圈、消弧裝置等被動(dòng)式保護(hù)治理。避雷器、組合式過電壓保護(hù)器，過電壓必須超過其整定值才會(huì)動(dòng)作，為防止其在單相接地時(shí)吸收能量過多而爆炸，其整定值很高，例如10kV系統(tǒng)其整定值要大于23kV。一方面系統(tǒng)內(nèi)小于其整定值的過電壓不會(huì)動(dòng)作；另一方面即使大于其整定值的過電壓動(dòng)作，高于其整定值部分的能量被其吸收，而小于其整定值部分依然存在于系統(tǒng)，沖擊系統(tǒng)絕緣。因此，我們可以得出這樣的結(jié)論：避雷器、組合式過電壓保護(hù)器是被動(dòng)式的過電壓保護(hù)，無論系統(tǒng)內(nèi)過電壓的峰值多大，都有小于其整定值的過電壓沖擊系統(tǒng)絕緣，或加速系統(tǒng)絕緣老化，或使老化

23、的絕緣擊穿發(fā)生故障?，F(xiàn)有的供電系統(tǒng)均安裝有避雷器或組合式過電壓保護(hù)器，依然發(fā)生故障就說明了這個(gè)問題。中性點(diǎn)虛擬接地主動(dòng)式過電壓保護(hù)原理：中心點(diǎn)虛擬接地裝置，快速消耗系統(tǒng)電感電容儲(chǔ)存的非工頻等“激勵(lì)”能量，大幅度降低系統(tǒng)電感電容可交換的能量，充分阻尼其暫態(tài)過程，從源頭上阻止了暫態(tài)過電壓的形成，消除過電壓于萌芽狀態(tài)，因而防止過電壓沖擊系統(tǒng)絕緣延長系統(tǒng)壽命，大幅降低系統(tǒng)故障概率。中壓系統(tǒng)電纜的廣泛應(yīng)用，遭受雷擊的可能性越來越少，主要是內(nèi)部過電壓，操作過電壓是系統(tǒng)最主要的過電壓，從源頭治理了過電壓，消除過電壓于萌芽狀態(tài)，就可以延長系統(tǒng)絕緣壽命，大幅度降低故障概率。真空斷路器操作過電壓主要表現(xiàn)為截流過電

24、壓、多次重燃過電壓、三相非同期開斷過電壓。操作過電壓又分為：空載變壓器、電抗器投切過電壓，電容器、空載線路投切過電壓，合空母線過電壓，投切電機(jī)過電壓，系統(tǒng)擾動(dòng)過電壓，突然甩負(fù)荷過電壓，發(fā)電機(jī)并網(wǎng)過電壓等。資料1描述操作過電壓的形成過程。圖 8 開斷過電壓的形成過程其中，以開斷電容器組、空載變壓器、空載線路的過電壓最為嚴(yán)重，過電壓水平最高，為此，我公司在武漢高壓研究院做了這三個(gè)典型的開斷模擬實(shí)驗(yàn)（見資料三），圖9、10、11分別為開斷電容器組、空載線路、空載變壓器的模擬試驗(yàn)示波器波形圖，從三個(gè)圖中可以看出，只有開關(guān)觸頭打開時(shí)刻有一些小毛刺，而沒有幾倍的過電壓，驗(yàn)證了能量消耗法主動(dòng)式過電壓保護(hù)從源

25、頭上消除過電壓的產(chǎn)生。圖9 電容器開斷過電壓試驗(yàn)電壓波形圖圖10 空線路開斷過電壓放電試驗(yàn)電壓波形圖圖11 空載變壓器開斷過電壓保護(hù)試驗(yàn)電壓波形圖4、 消除系統(tǒng)線性、斷線諧振；資料一P304：如圖5，系統(tǒng)無耗自振頻率0= 1/LC，=R/2L，對地電容會(huì)受溫度、濕度的影響發(fā)生變化，而系統(tǒng)的電源頻率也在波動(dòng)，有可能0是電源頻率整倍數(shù)。當(dāng)0是電源頻率整倍數(shù)時(shí)，系統(tǒng)如有風(fēng)吹草動(dòng)，就會(huì)發(fā)生事故。/0的比值決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對于供電系統(tǒng)送電距離長有較大的R，且架空線路對地電容很小，而對企業(yè)變電所送電距離很短有很小的R，因此，企業(yè)變電所更要注意系統(tǒng)可能出現(xiàn)線性諧振，系統(tǒng)操作、不對稱接地故障、斷線（熔斷器

26、一相、兩相熔斷）時(shí)系統(tǒng)發(fā)生線性諧振。中性點(diǎn)虛擬接地裝置增大了零序阻抗的電阻R值，增大值，使/0遠(yuǎn)大于0.6，系統(tǒng)自振角頻率遠(yuǎn)離無耗自振頻率0，故可拒絕系統(tǒng)線性諧振。5、 消除系統(tǒng)參數(shù)諧振；參數(shù)諧振就是系統(tǒng)參數(shù)的周期變化，產(chǎn)生周期的“激發(fā)”能量，由于系統(tǒng)中的電阻很小，無法消耗掉這種周期的“激發(fā)”能量，在系統(tǒng)中積累產(chǎn)生過電壓，這主要對發(fā)電機(jī)、變壓器而言。參見附件四（資料二P42-43）。同步自勵(lì)磁，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子受原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組的電感將周期性的改變，在一定條件下，就會(huì)出現(xiàn)參數(shù)諧振?？焖賱?lì)磁自動(dòng)調(diào)節(jié)器可以解決。異步自勵(lì)磁，電機(jī)處于異步狀態(tài)，定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場將切割轉(zhuǎn)子繞組，定子繞組將感應(yīng)

27、出角頻率0及2-0的電動(dòng)勢，定子的電流將具有拍頻性質(zhì)。異步自勵(lì)磁過電壓上升速度很快，必須立即從系統(tǒng)中切除電機(jī)，以免造成事故。自參數(shù)諧振，變壓器鐵芯飽和在工頻作用下以2倍頻率變化，產(chǎn)生諧振。目前由于競爭激烈，變壓器鐵芯的磁通密度設(shè)置很高，很容易飽和，必須注意。中性點(diǎn)虛擬接地裝置可加大消耗參數(shù)變化“激發(fā)”的能量，使消耗的能量大于參數(shù)變化“激發(fā)”的能量，從而系統(tǒng)不能形成參數(shù)諧振，系統(tǒng)快速恢復(fù)正常運(yùn)行。6、 與避雷器完美配合雷擊發(fā)生后氧化鋅過電壓保護(hù)器的U1mA參考電壓在2.3倍左右，其對應(yīng)的電荷儲(chǔ)存在系統(tǒng)對地電容上，其與相電壓疊加形成過電壓，詳細(xì)參見資料一P285。其能量被虛擬接地吸收泄放，防止了其

28、與相電壓疊加產(chǎn)生的工頻過電壓危害系統(tǒng)絕緣。圖 12表1 中性點(diǎn)虛擬接地性能指標(biāo)名稱目的作用過電壓倍數(shù)動(dòng)作時(shí)間 ms系統(tǒng)諧振防止諧振過電壓吸收能量大于“激勵(lì)”能量“激勵(lì)”能量吸收<30PT鐵磁諧振防止PT鐵磁諧振及過電壓吸收能量大于“激勵(lì)”能量“激勵(lì)”能量吸收<30瞬間單相弧光接地消弧及防止其過電壓快速泄放對地電容儲(chǔ)存的非工頻電荷<2.5消弧<20永久單相接地防止過電壓快速泄放對地電容儲(chǔ)存的非工頻電荷<2.5雷擊防止過電壓避雷器動(dòng)作及其殘余電荷泄放<4.0殘余電荷泄放時(shí)間<20合電容器防止過電壓快速泄放電容儲(chǔ)存的非工頻電荷<1.1<20切電容器防止過電壓快速泄放電容儲(chǔ)存的非工頻電荷<1.5<30合空變、電抗器、電機(jī)防止過電壓快速泄放元件儲(chǔ)存的非工頻能量<1.1<20切空變、電抗器、電機(jī)防止過電壓快速泄放元件儲(chǔ)存的非工頻能量<1.5<20合空母、空線防止過電壓快速泄放元件儲(chǔ)存的非工頻能量<1.1<20切空母、空線、甩負(fù)荷防止過電壓快速泄放元件儲(chǔ)存的非工頻能量<1.5<20六、型號說明U：額定電壓 3、6、10、35 kvIc：系統(tǒng)電容電流 10、20、30