[科普中国]-瞬态电压

瞬态电压有两种型式，即差态及共态。差态电涌波也称为正常或横向的感应电压， 其在一对导线上所产生的电压和正规的电压是同一方式的，都属差态电涌波。共态电涌波也称为纵向的感应电压，对同一参考点，其在一对导线上所产生的电压是相等的。差态电涌波易造成继电器的误动作，而共态电涌波则易造成绝缘的破坏。不过，如将一单纯共态电涌波加于一不平衡的电路时，也可能产生一差态电涌的分量，反之亦然。1

瞬态电压扰动的主要特征包括：

(1)瞬态谐振。其特征指标是波形、峰值和持续时间，产生的原因是由于线路、负载和电容器组的投切，造成的后果是破坏运行设备的绝缘、损坏电子设备等。

(2)瞬态脉冲。其特征指标是电压上升时间、峰值和持续时间，产生的原因是线路遭受雷击或感性电路分合等，造成的后果是破坏运行设备的绝缘。

(3)瞬时电压上升或暂降。其特征指标是幅值、持续时间、瞬时值/时间，产生的原因通常是由于大容量电动机启动、负荷瞬变、电力系统切换操作或远端发生故障等引起的，这是电力用户投诉最多的一种电压扰动，这是因为瞬时电压上升或暂降可能造成用电设备发生运行故障、敏感负载不能正常运行等后果。2

（1）电力系统发生短路故障造成电网电压波动、闪变，如三相短路故障、两相短路故障、单相接地短路故障等。这种扰动由高电压等级向低电压等级以及在相同电压等级之间传播，其传播的强度与电网结构及电器参数存在密切的关系。

（2）雷击引起电压波动和闪变。

（3）电力系统中电源设备切换形成操作波，造成电压波动和闪变。电力系统正常的断路器投切往往总伴随着瞬间的电压跌落与上升，但幅度一般不大。如果操作较大负荷的合闸或分闸，就会产生较大的电压跌落与上升。

（4）储能设备的正常操作，如电力电容器或电抗器投入或退出运行时，根据负荷的水平情况，会产生一定的无功波动，从而产生电压上升与跌落。一般可采用冲击电流法来分析计算其产生电压扰动的大小。

（5）电动机的启动产生电压波动和闪变。电动机的启动需要较大的启动电流，从而产生短暂的电压跌落，特别是有些高压大容量电动机的启停频度很大，因此，由此产生的电压波动与闪变不容忽视。一般而言，电动机的启动电流可按额定电流的6～8倍来考虑，并根据其接人点的短路容量可简单计算电压跌落的强度，其启停频度可根据生产过程统计而进行估算。2

抑制瞬态电压的对策，可在继电器设计及应用两方面考虑。

（1）用隔离的方法。因为这问题是与耦合电容有关，而耦合电容是与距离成反比，故如将带有杂声的电路与不带杂声的电路予以隔离，即可有效而显著的将瞬态电压的干扰改善。例如将敏感度相近的电路集合在一起，并与其他的线路远离。及控制电缆的布线，使应尽可能与高压母线相互垂直。

（2）在瞬态电压电源处抑制。如将一电阻插人断路器或隔离开关中，在操作时瞬态电压将会显著的降低。大部分的电容器用断路器，都使用附有电阻的断路器(价钱较高)。

（3）在高阻抗的辅助线圈电路上并联一稳压二极管，可有效的抑制开断高阻抗线圈电路时所引起的反冲电压。严重的反冲电压会将继电器接点烧损。

（4）使用屏蔽线。屏蔽体两端接地有助于消除电磁感应的瞬态电压。但如屏蔽体是被用为信号的回路时，则两端都不可接地。1