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[科普中国]-电阻-过电压

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电阻-过电压是指电阻元件都有能承受的最高耐压值,超过该允许值,器件存在失效风险。主动元件和被动元件失效的表现形式稍有差别,但也都有电压允许上限。晶体管元件都有耐压值,超过耐压值会对元件有损伤,比如超过二极管、电容等,电压超过元件的耐压值会导致它们击穿,如果能量很大会导致热击穿,元件会报废1。

概述过电压是指工频下交流电压均方根值升高,超过额定值的10%,并且持续时间大于1分钟的长时间电压变动现象;过电压的出现通常是负荷投切的结果,例如:切断某一大容量负荷或向电容器组增能(无功补偿过剩导致的过电压)。

电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高,属于电力系统中的一种电磁扰动现象。电工设备的绝缘长期耐受着工作电压,同时还必须能够承受一定幅度的过电压,这样才能保证电力系统安全可靠地运行。研究各种过电压的起因,预测其幅值,并采取措施加以限制,是确定电力系统绝缘配合的前提,对于电工设备制造和电力系统运行都具有重要意义2。

类型过电压分外过电压和内过电压两大类。

外过电压:又称雷电过电压、大气过电压。由大气中的雷云对地面放电而引起的。分直击雷过电压和感应雷过电压两种。雷电过电压的持续时间约为几十微秒,具有脉冲的特性,故常称为雷电冲击波。直击雷过电压是雷闪直接击中电工设备导电部分时所出现的过电压。感应雷过电压是雷闪击中电工设备附近地面,在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电工设备(包括二次设备、通信设备)上感应出的过电压。因此,架空输电线路需架设避雷线和接地装置等进行防护。通常用线路耐雷水平和雷击跳闸率表示输电线路的防雷能力。

内过电压:电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压。有暂态过电压、操作过电压和谐振过电压。暂态过电压是由于断路器操作或发生短路故障,使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压 ,又称工频电压升高。操作过电压是由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的衰减较快持续时间较短的过电压3。

过电压起因电力系统中电路状态和电磁状态的突然变化是产生过电压的根本原因。过电压分为外过电压和内过电压两大类。研究电力系统中各种过电压的起因,预测其幅值,并采取措施加以限制,是确定电力系统绝缘配合的前提,对于电工设备制造和电力系统运行都具有重要意义。

无论外过电压还是内过电压,都受许多随机因素的影响,需要结合电力系统具体条件,通过计算、模拟以及现场实测等多种途径取得数据,用概率统计方法进行过电压预测。

针对过电压的起因,电力系统必须采取防护措施以限制过电压幅值。如安装避雷线、避雷器、电抗器,开关触头加并联电阻等,以合理实施绝缘配合,确保电力系统安全运行1。

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学