[科普中国]-操作过电压

操作过电压是在电力系统中由于操作所引起的一类过电压。产生操作过电压的原因是在电力系统中存在储能元件的电感与电容，当正常操作或故障时，电路状态发生了改变，由此引起了振荡的过渡过程，这样就有可能在系统中出现超过正常工作电压的过电压。

简介操作过电压是在电力系统中由于操作所引起的一类过电压。这里所称的操作，包括正常的操作如空载线路的合闸与分闸等，还包括非正常的故障，如线路通过间歇性电弧接地。操作过电压是内部过电压中的一类。1

产生操作过电压的原因产生操作过电压的原因是：在电力系统中存在储能元件的电感与电容，当正常操作或故障时，电路状态发生了改变，由此引起了振荡的过渡过程，这样就有可能在系统中出现超过正常工作电压的过电压，这就是操作过电压。在振荡的过渡过程中，电感的磁场能量与电容的电场能量互相转换。在某一瞬间储存于电感中的磁场能量会转变为电容中的电场能量，由此在系统中就出现数倍于系统电压的操作过电压。1

常见的操作过电压电力系统中常见的操作过电压有：

(1)中性点绝缘系统的间歇电弧接地过电压；

(2)空载线路分闸过电压；

(3)空载线路合闸过电压；

(4)切除牵载变压器过电压。1

操作过电压的特点操作过电压有如下特点：

(1)持续时间比较短。操作过电压的持续时间虽比雷电过电压长，但比工频过电压短得多，一般在几毫秒至几十毫秒。操作过电压存在于暂态过渡过程之中，当同时又存在工频电压升高时，操作过电压表现为在工频过电压基础上迭加暂态的振荡过程，可使操作过电压的幅值达到更高的数值。

(2)由于电感中磁场能量与电容中电场能量都来源于系统本身，所以操作过电压幅值与系统相电压幅值有一定倍数关系。目前我国有关规程中规定选择绝缘时的计算用操作过电压大小如表所示。

(3)操作过电压的幅值与系统的各种因素有关，且具有强烈的统计性。在影响操作过电压的各种因素中，系统的接线与断路器的特性起着很重要的作用。另外，许多影响操作过电压的因素，如影响合闸过电压的合闸相位等等因素有很大的随机性，因此操作过电压的具体幅值也具有很大的随机性，但是不同幅值操作过电压出现的概率服从一定的规律分布，这就是操作过电压的统计特性。一般认为操作过电压幅值近似以正态分布规律分布。

(4)各类操作过电压依据系统的电压等级不同，显示的重要性也不同。在电压等级较低的中性点绝缘的系统中，单相间隙电弧接地过电压最引人注意。对于电压等级较高的系统，随着中性点的直接接地，切空载变压器与空载线路分闸过电压就较为突出。而在超高压系统中，空载线路合闸过电压已成为重要的操作过电压。

(5)操作过电压是决定电力系统绝缘水平的依据之一。系统电压等级越高，操作过电压的幅值随之也越高，另一方面，由于避雷器性能在高电压等级系统中的不断改善，大气过电压保护的不断完善，使得操作过电压对电力系统绝缘水平的决定作用越来越大。在超高压系统中，操作过电压对某些设备的绝缘选择将逐渐起着决定性的作用。1

规避措施空载线路合闸和重合闸操作过电压空载线路合闸时，由于线路电感-容的振荡将产生合闸过电压。线路重合时，由于电源电势较高以及线路上残余电荷的存在，加剧了这一电磁振荡过程，使过电压进一步提高。因此断路器应安装合闸电阻，以有效地降低合闸及重合闸过电压。

应按电网预测条件，求出空载线路合闸、单相重合闸和成功、非成功的三相重合闸（如运行中使用时）的过电压分布，求出包括线路受端的相对地及相间统计操作过电压。

分断空载变压器和并联电抗器的操作过电压由于断路器分断这些设备的感性电流时强制熄弧所产生的操作过电压，应根据断路器结构、回路参数、变压器（并联电抗器）的接线和特性等因素确定。该操作过电压一般可用安装在断路器与变压器（并联电抗器）之间的避雷器予以限制。对变压器，避雷器可安装在低压侧或高压侧，但如高低压电网中性点接地方式不同时，低压侧宜采用磁吹阀型避雷器。当避雷器可能频繁动作时，宜采用有高值分闸电阻的断路器。

线路非对称故障分闸和振荡解列操作过电压电网送受端联系薄弱，如线路非对称故障导致分闸，或在电网振荡状态下解列，将产生线路非对称故障分闸或振荡解列过电压。 预测线路非对称故障分闸过电压，可选择线路受端存在单相接地故障的条件，分闸时线路送受端电势功角差应按实际情况选取。 有分闸电阻的断路器，可降低线路非对称故障分闸及振荡解列过电压。当不具备这一条件时，应采用安装于线路上的避雷器加以限制。2

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学