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DLT697交流电气装置的过电压保护和绝缘配合（一）

一、过电压的分类及产生机理

1.大气过电压

雷电过电压：由雷电直接击中电气装置或其附近，使雷电能量以电磁波的形式在电力系统中传播而引起的过电压。其产生机理主要是雷云的静电感应和电磁感应作用。雷云接近地面时，在地面感应出异性电荷，当雷云与地面之间的电场强度达到一定值时，就会发生雷电放电。雷电放电电流极大，可达数十千安甚至数百千安，放电时间极短，一般在几十微秒以内。雷电放电电流在电力系统中引起的电磁感应和静电感应，会在电气装置的导体上产生过电压，称为雷电过电压。

操作过电压：由于电力系统中的开关操作、故障跳闸等原因引起的过电压。其产生机理主要是电力系统中的电感和电容元件在开关操作或故障跳闸时发生的能量转换。例如，在空载长线切除、变压器空载投入、系统故障切除等情况下，由于电感和电容元件的储能和释放，会在电力系统中产生过电压。操作过电压的幅值一般比雷电过电压低，但持续时间较长，对电气装置的绝缘造成的危害也较大。

2.内部过电压

暂时过电压：包括工频过电压和谐振过电压。工频过电压是由于电力系统中的电容和电感元件在工频电压作用下发生的能量转换而引起的过电压。例如，空载长线电容效应、不对称接地故障等情况下，会引起工频过电压。谐振过电压是由于电力系统中的电感和电容元件在特定条件下发生谐振而引起的过电压。例如，线性谐振过电压、铁磁谐振过电压等。

操作过电压：除了上述由开关操作等外部原因引起的操作过电压外，还有由电力系统中的电容和电感元件在操作过程中发生的能量转换而引起的内部操作过电压。例如，电容器组的合闸过电压、断路器的截流过电压等。

二、过电压的危害

1.对电气设备绝缘的危害

过电压会使电气设备的绝缘承受超过其额定耐受电压的应力，导致绝缘材料的击穿、老化或损坏，从而影响电气设备的正常运行，甚至引发电气事故。

不同类型的过电压对绝缘的危害程度不同。雷电过电压的幅值高、持续时间短，对绝缘的危害较大；操作过电压的幅值相对较低，但持续时间较长，对绝缘的危害也不可忽视。

2.对电力系统安全稳定运行的危害

过电压会导致电力系统中的设备损坏、保护装置误动作等问题，影响电力系统的安全稳定运行。例如，过电压可能导致变压器、断路器等设备的损坏，影响电力系统的供电可靠性；过电压还可能引发电力系统的振荡、失步等问题，影响电力系统的稳定运行。

3.对通信系统的干扰

过电压会在电力系统中产生电磁波，这些电磁波会对附近的通信系统造成干扰，影响通信质量。例如，雷电过电压产生的电磁波可能会干扰无线电通信、电视信号等，影响通信系统的正常运行。

三、过电压保护的基本原则和措施

1.基本原则

限制过电压的幅值，使其不超过电气设备的绝缘耐受电压。

采取合理的绝缘配合，使电气设备在正常运行和过电压情况下都能安全可靠地工作。

采用多种过电压保护措施，形成多层次的过电压保护体系，以提高过电压保护的可靠性。

2.措施

安装避雷器：避雷器是一种专门用于限制过电压的电气设备，它能够在过电压出现时迅速动作，将过电压能量泄放入地，从而保护电气设备的绝缘。避雷器的种类较多，如氧化锌避雷器、碳化硅避雷器等，应根据实际情况选择合适的避雷器。

采用接地装置：接地装置是过电压保护的重要组成部分，它能够将电气设备的金属外壳、导体等与大地连接，使过电压能量能够迅速泄放入地，从而保护人身安全和电气设备的安全。接地装置的接地电阻应符合相关标准的要求，一般不应大于4Ω。

合理选择电气设备：在设计和选型电气设备时，应根据过电压的情况合理选择电气设备的绝缘水平、额定电压等参数，以确保电气设备在正常运行和过电压情况下都能安全可靠地工作。

采取其他过电压保护措施：如采用电容器组、电抗器组等设备进行过电压限制，采用继电保护装置进行过电压监测和保护等。

四、绝缘配合的基本概念和方法

1.基本概念

绝缘配合：是指根据电力系统中过电压的情况和电气设备的绝缘特性，合理地确定电气设备的绝缘水平，以确保电气设备在正常运行和过电压情况下都能安全可靠地工作。

绝缘水平：是指电气设备在正常运行和过电压情况下所能承受的最高电压值，通常用耐受电压来表示。

耐受电压：是指电气设备在规定的试验条件下，能够承受而不发生击穿、闪络等绝缘损坏现象的最高电压值。

2.方法

惯用法：惯用法是一种简单直观的绝缘配合方法，它根据过电压的统计特性和电气设备的绝缘特性，通过经验公式或图表来确定电气设备的绝缘水平。惯用法的优点是简单易行，缺点是没有考虑过电压的概率分布和电气设备的个体差异，可能导致绝缘水平过高或过低