[科普中国]-电压保护

电压保护以保护装置安装处的被测电压为作用量的继电保护方式。利用电压的过低或过高所构成的继电保护，分别称为低电压保护和过电压保护。电力系统运行电压是电能质量的重要指标,当它偏离额定电压超过一定限度时,可能破坏系统的稳定运行,影响工厂产品的数量和质量,还可能造成用电设备的损坏。

简介
水轮发电机组或大型汽轮发电机在突然甩负荷而转速上升时，或者由于励磁调节系统失灵和运行人员失误，将产生危及绝缘安全的过电压，必须装设过电压保护。
电动机长时间在低电压条件下运转，将因电流过大而烧坏，为此电动机常装设低电压保护。小接地电流系统发生接地故障时必然出现零序电压，利用此特征构成零序过电压接地保护。利用不对称短路或不对称运行时出现的负序电压特征构成的负序过压继电器，与单相低压继电器、三相过流继电器配合，组成灵敏度较高的复合电压起动的过电流保护装置。
发电机低励和失磁故障特征之一是三相电压同时降低，为此有三相低压保护继电器。
为了提高母线差动保护的可靠性，常用低压继电器作为辅助元件。
为了提高电流速断保护的灵敏度，由过流继电器和低压继电器共同组成电流电压联锁速断保护。

分类过电压保护：故障电压超过保护整定值时，发出跳闸命令或过电压信号。

低电压保护：故障电压低于保护整定值时，发出跳闸命令或低电压信号。

过电压保护过电压指峰值大于正常运行下最大稳态电压的相应峰值的任何电压。在工程上，它指一切可能对设备造成损害的危险电压。因此在工程中，一些虽然大于设备正常运行电压峰值但不足以危及设备正常工作的过电压被排除在外。过电压包括：

（1）瞬态过电压，持续时间为毫秒级或更短，是避雷器的主要防护对象。

（2）暂态过电压或短时过电压，持续时间相对较长，一般介于0.1s和1s之间。

瞬态过电压的来源主要有：雷击、开关操作、静电放电和核爆炸。在通信局站，主要是雷电过电压或雷击过电压。

暂态过电压主要有：转移过电压、断零过电压、断线谐振过电压和中性线漂移形成的过电压。此外，空载线路的电容效应、不对称接地故障和突然甩负荷也可能产生危险的过电压。

低电压保护又称失压保护和欠电压保护。电源电压消失或低于某一数值时，能自动断开电路的一种保护措施。其功能是避免电压恢复时，设备突然启动而造成事故; 同时避免因在低电压下勉强运行而遭损坏。设备在低电压下，只有增大电流才能维持运行，电流增大，发热升温自然加剧，轻则损坏设备，重则造成火灾。对于重要保护对象，其装置由电压继电器、时间继电器和断路器组成，保护性能比较精确;对于一般低压设备，常用熔断器、接触器和失压 (欠压) 脱扣器等作为保护器件。1

低电压保护指用低压保护继电器并联在电源两端，当低电压时会自动脱扣从而分开断路器开关。低电压实习安装：有热继电器，熔断器，中间继电器等低电压设备。

当电动机的供电母线电压短时降低或中断又恢复时，为防止线路上电动机同时自启动使电源电压严重降低，通常会在次要电动机上装设低电压保护。当供电母线电压低到一定值时，低电压保护动作，将次要电动机切除，使供电母线电压恢复到足够的电压，以保证重要电动机的自启动。

防治措施高压保护措施防止过电压对电力系统的危害而采取的措施。主要有： 在输电线路和变电所设置避雷线和避雷针，防止直接雷击;对重要的旋转电机采取电缆进 (出) 线并设置避雷器以防止雷电波的侵入; 采用并联电抗器限制工频过电压; 对断路器加装并联电阻以限制操作过电压。特别是正确地选用避雷器可以有效地限制最常见的大气过电压和操作过电压。近年来出现的金属氧化物压敏电阻，为380伏/220伏低压配电线路及设备提供了有效的过电压保护器件。2

低压保护措施下列电动机应装设低电压保护，保护装置应动作于跳闸：

(1) 当电源电压短时降低或短时中断后又恢复时，为了保证重要电动机自起动而需要断开的次要电动机，保护装置的电压整定值一般为电动机额定电压的60%～70%，时限一般约为0.5s。

(2) 当电源电压短时降低或短时中断后，根据生产过程不允许或不需要自起动的电动机。保护装置的电压整定值一般为电动机额定电压的40%～50%或略高; 时限一般较上一级主保护大一时限阶段，取0.5～1.5s，必要时保护可无选择地动作。

(3)需要自起动，但为保证人身和设备安全，在电源电压长时间消失后需从配电网中自动断开的电动机。保护装置的电压整定值一般为电动机额定电压的40%～50%，时限一般为5～10s。

低电压保护的接线应尽可能满足以下要求：

(1) 当电压互感器一次侧及二次侧发生各种断线故障时，保护装置不应动作。

(2) 当电压互感器一次侧隔离开关因误操作被断开时，保护装置不应动作。

(3) 0.5s和9～10s低电压保护的动作电压应分别整定。

(4)应采用能长期耐受电压的时间继电器。

电动机数量较多时，采用集中动作低电压保护的接线。当变、配电所由蓄电池供给操作电源时，保护原理如图7-10所示。图中电压继电器KV1～KV3及时间继电器KT1作为低电压保护0.5s跳闸之用; 电压继电器KV4及时间继电器KT2作为低电压保护9～10s跳闸用。1

相关常见的过压保护元器件或设备有防雷器、压敏电阻、避雷器等。在通信电源领域，为防止雷电瞬间高电压对其造成巨大损害，通常会配置压敏电阻对其进行过压防雷保护。当雷电产生的瞬间高电压施加在压敏电阻两端时，压敏电阻阻值变得无穷小，使得压敏电阻导通并将雷电产生的大电流引入大地，从而保护电源设备不受雷电损伤。在电源系统侧通常会使用防雷器对交流、直流进行过压保护。3

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所