配电系统过电压及其保护方式

电力系统过电压是指系统中出现的、超过设备额定电压的异常电压，可能对设备绝缘造成破坏，引发停电甚至安全事故。根据产生机理和特性，过电压可分为外部过电压（雷电过电压） 和内部过电压（操作过电压、谐振过电压） 两大类。以下是系统分类及其保护方式：

一、雷电过电压（外部过电压）

1、成因：

由雷云放电（直击雷或感应雷）侵入电力系统引起，特点是幅值高（可达数百万伏）、持续时间短（微秒级）。

2、保护措施：

2.1避雷针/避雷线（架空地线）

作用：吸引雷电流并导入大地，保护变电站设备和输电线路免遭直击雷。

应用：变电站构架、输电线路杆塔顶部。

2.2避雷器（核心防护设备）

类型：

金属氧化物避雷器（MOA，现代主流）：以氧化锌（ZnO）阀片为核心，响应快、通流容量大。

碳化硅避雷器（淘汰中）：性能较MOA差。

原理：正常电压下呈高电阻，过电压时瞬间导通泄放雷电流，限制电压幅值。

安装位置：变压器出口、母线、线路入口等关键节点。

2.3浪涌保护器（SPD）

作用：保护低压设备（如通信、控制系统）免受感应雷入侵。

分级防护：

第一级（进线柜）：泄放大电流（如40kA）。

第二级（分配电柜）：进一步限压（如20kA）。

第三级（设备端）：精细保护（如10kA）。

降低接地电阻

确保避雷针、避雷器、杆塔接地电阻合格（通常≤10Ω），提高泄流效率。

二、内部过电压

由系统内部操作或故障引发，持续时间较长（毫秒至秒级）。

1. 操作过电压

成因：开关操作（如切空载线路、切电容器组、切变压器）或故障（如短路接地）引起的电磁能瞬态释放。

典型值：可达系统额定电压的2~4倍。

2、保护措施：

加装并联电阻的断路器：

在分/合闸过程中通过电阻阻尼振荡，抑制过电压（如切空载长线）。

避雷器（MOA）：

限制操作过电压幅值（如变压器出口安装MOA）。

3、选相合闸技术：

控制断路器在电压过零点附近合闸，减少涌流和过电压。

三、总结

配电系统过电压是威胁设备安全和供电可靠性的重要因素。通过深入理解雷电过电压和各类内部过电压（操作、工频、谐振）的产生机理和特点，采取以高性能氧化锌避雷器为核心，结合良好接地、优化断路器性能、合理选择中性点接地方式、针对性抑制谐振（如PT中性点经电阻接地或消谐装置）等综合防护措施，并注重绝缘配合和设备的定期维护，才能有效限制过电压水平，保障配电系统安全稳定运行。

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