电力系统过电压及其保护

电力系统的过电压包括雷电过电压（又称大气过电压）和内部过电压。过电压会威胁输电线路和电气设备的绝缘，影响供电的安全，还会威胁到人身、设备的安全。目前，人们主要是设法躲避和限制雷电的破坏性，基本措施就是加装避雷针、避雷线、避雷器、防雷接地等防雷保护装置。

8.3.1 雷电及防雷保护装置

雷电过电压是雷云放电引起的电力系统过电压，又称大气过电压、外部过电压。雷电过电压可分为直击雷过电压和感应雷过电压两种。直击雷过电压是由于雷电放电，强大的雷电流直接流经被击物产生的过电压。感应雷过电压是雷击线路附近大地，由于电磁感应在导线上产生的过电压。由于雷电现象极为频繁，产生的雷电过电压可达数千千伏，足以使电气设备绝缘发生闪络和损坏，引起停电事故，因此有必要对输电线路、发电厂和变电所的电气装置采取防雷保护措施。

1.雷电参数

主要的雷电参数有雷暴日及雷暴小时、地面落雷密度、主放电通道波阻抗、雷电流极性、雷电流幅值、雷电流等值波形、雷电流陡度等。

防雷设计中，一般取主放电通道波阻抗Z0＝300Ω，雷电流极性为负极性，雷暴日Td＝40，地面落雷密度γ＝0.07。每100km线路每年遭受雷击的次数N为

N＝0.28（b＋4h） （8－5）

式中，b为避雷线的宽度；h为架空导线的平均高度。

雷电流幅值。一般我国雷暴日超过20的地区雷电流的概率分布为

式中，P为雷电流幅值超过I的概率；I为雷电流幅值，kA。

对除陕南以外的西北、内蒙古的部分雷暴日小于20的地区，雷电流的概率分布为

雷电流等值波形。用双指数波拟合雷电流等值波形，如图8.3.1（a）所示，比较准确，但计算复杂。一般线路防雷设计中可采用等值斜角波，如图8.3.1（b）所示，其波头陡度a由雷电流幅值I和波头时间τf决定，a＝Iτf，其波尾部分是无限长的，又称斜角平顶波。与雷电波的波头较近似的波形是半余弦波，如图8.3.1（c）所示，其波头部分的表达式为

式中，ω为角频率，由波头τf决定，ω＝π／τf。半余弦波头仅在大跨越、特殊杆塔线路防雷设计中采用。

雷电流陡度。雷电流陡度是指雷电流随时间上升的速度。标准取波头形状为斜角波，波头按2.6μs考虑，雷电流陡度a＝I／2.6。

图8.3.1 雷电流的等值波形

（a）双指数波；（b）斜角波；（c）半余弦波

2.避雷针防雷原理及保护范围

避雷针一般用于保护发电厂和变电所，可根据不同情况装设在配电构架上，或独立架设。避雷针是明显高出被保护物体的金属支柱，其针头采用圆钢或钢管制成，其作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使被保护物体免遭直接雷击。避雷针需有足够截面的接地引下线和良好的接地装置，以便将雷电流安全可靠地引入大地。

避雷针的保护范围是指被保护物体在此空间范围内不致遭受直接雷击。保护范围是按照保护概率99.9％确定的空间范围（即屏蔽失效率或绕击率0.1％）。电力系统防雷的计算采用折线法，建筑物、信息系统的防雷计算采用滚球法。折线法确定避雷针的保护范围，方法如下。

（1）单支避雷针。单支避雷针的保护范围如图8.3.2所示，在被保护物高度hx水平面上的保护半径rx应按下列公式计算。

图8.3.2 单支避雷针的保护范围

图8.3.3 高度为h的两支等高避雷针的保护范围

式中，rx为避雷针在hx水平面上的保护半径，单位为m；hx为被保护物的高度，单位为m；h为避雷针的高度，单位为m；ha为避雷针的有效高度，单位为m。P为高度影响系数，h≤30m，P＝1；30m＜h≤120m，p＝5.5／；当h＞120m时，取其等于120m。

（2）两支等高避雷针。两支等高避雷针的保护范围如图8.3.3所示。两针外侧的保护范围按单支避雷针的计算方法确定。两针间的保护范围由于相互屏蔽效应而使保护范围增大，其范围按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧确定，圆弧的半径为R′O。O点为假想避雷针的顶点，其高度按下式计算。

式中，h O为两针间保护范围上部边缘最低点高度，单位为m；D为两避雷针间的距离，单位为m。

两针间hx水平面上保护范围的一侧最小宽度bx＝1.5（h O－hx）。两针间距离与针高之比D／h不宜大于5。

3.避雷线防雷原理及保护范围

避雷线，通常又称架空地线，简称地线。避雷线的防雷原理与避雷针相同，主要用于输电线路的保护，也可用来保护发电厂和变电所，近年来许多国家采用避雷线保护500kV大型超高压变电所。避雷线用于输电线路时，除了防止雷电直击导线外，同时还有分流作用，以减少流经杆塔入地的雷电流从而降低塔顶电位，避雷线对导线的耦合作用还可以降低导线上的感应雷过电压。

单根避雷线的保护范围如图8.3.4所示，在高为hx的水平面上每侧保护范围的宽度按下列公式计算。

图8.3.4 单根避雷线的保护范围

图8.3.5 两根平行避雷线的保护范围

式中，rx为hx水平面上每侧保护范围的宽度，单位为m；hx为被保护物的高度，单位为m；h为避雷线的高度，单位为m。图8.3.4中，当避雷线的高度h≤30m时，θ＝25°。

两根等高平行避雷线的保护范围如图8.3.5所示。两线外侧的保护范围按单根避雷线的计算方法确定。两线间各横截面的保护范围由通过两避雷线1、2点及保护范围边缘最低点O的圆弧确定。O点的高度应按下式计算。

式中，h O为两避雷线间保护范围上部边缘最低点的高度，单位为m；D为两避雷线间的距离，单位为m。

表示避雷线对导线的保护程度，工程中采用保护角α来表示，如图8.3.6所示。保护角是指避雷线和外侧导线的连线与避雷线的垂线之间的夹角。保护角越小，避雷线就越能可靠地保护导线免遭雷击。

图8.3.6 避雷线的保护角

4.避雷器

避雷器是专门用以限制线路传来的雷电过电压或操作过电压的一种防雷装置。避雷器实质上是一种过电压限制器，与被保护的电气设备并联连接，当过电压出现并超过避雷器的放电电压时，避雷器先放电，从而限制了过电压的发展，使电气设备免遭过电压损坏。

为了使避雷器达到预期的保护效果，必须正确使用和选择避雷器，一般有以下基本要求。首先，避雷器应具有良好的伏秒特性曲线，并与被保护设备的伏秒特性曲线之间有合理的配合；其次，避雷器应具有较强的快速切断工频续流、快速自动恢复绝缘强度的能力。

避雷器的常用类型有保护间隙、管型避雷器、阀式避雷器和金属氧化物避雷器（常称氧化锌避雷器）四种。

金属氧化物避雷器（MOA）出现于20世纪70年代，因其性能比碳化硅避雷器更好，现在已在全世界得到广泛应用。MOA具有保护性能好，无续流、通流容量大、运行安全可靠，体积小、重量轻、结构简单，元件通用性强、运行维护方便，使用寿命长、造价相对较低等优点，使得其在电力系统中的应用越来越广泛。由于其无续流的特性，还可制成直流避雷器及其他特殊用途的避雷器，如适用于气体绝缘变电所（GIS）中的避雷器、地下电缆系统的避雷器、高海拔地区的避雷器、严重污秽地区的避雷器等。

目前，世界各国还成功地把重量大大减轻的硅橡胶伞套的MOA应用到输电线路上，以提高雷电活动强烈、土壤电阻率很高或降低杆塔接地电阻有困难等地区输电线路的耐雷水平。另外，还可以沿线安装硅橡胶伞套的MOA来限制操作过电压，以及限制紧凑型输电线路的相间操作过电压。

8.3.2 电力系统防雷保护

1.输电线路的防雷保护

在整个电力系统的防雷中，输电线路的防雷问题最为突出。这是因为输电线路绵延数千千米、地处旷野，又往往是周边地面上最为高耸的物体，因此极易遭受雷击，有避雷线的线路遭受直击雷一般有三种情况：雷击杆塔塔顶；雷击避雷线挡距中央；雷电绕过避雷线击于导线。此外，线路落雷后，沿输电线路侵入发、变电所的雷电侵入波也是威胁发、变电所电气设备，造成发、变电所事故的主要因素之一。

输电线路防雷性能的优劣，工程中主要用耐雷水平和雷击跳闸率两个指标来衡量。耐雷水平是指雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值（单位为kA）。高于耐雷水平的雷电流击于线路将会引起闪络，反之，则不会发生闪络；雷击跳闸率是指折算到雷暴日数为40的标准条件下，每100km线路每年由雷击引起的跳闸次数。这是衡量线路防雷性能的综合指标，显然，雷击跳闸率越低，说明线路防雷性能越好。

输电线路防雷保护的任务在于：考虑线路通过地区的雷电活动强弱、该线路的重要性，以及防雷设施投资与提高线路耐雷性能所得到的经济效益等因素，通过技术经济比较，采取合理措施，以使输电线路达到规程规定的耐雷水平值的要求，尽可能降低雷击跳闸率。输电线路的防雷措施主要做好以下“四道防线”：防止输电线路导线遭受直击雷；防止输电线路导线受雷击后绝缘发生闪络；防止雷击闪络后建立稳定的工频电弧；防止工频电弧出现后引起中断电力供应。

（1）架设避雷线。避雷线是高压输电线路最基本的防雷措施，其主要作用是防止雷电直击导线。我国有关标准规定，330kV及以上输电线路应全线架设双避雷线；220kV输电线路宜全线架设双避雷线；110kV线路一般全线架设避雷线，但在少雷区或运行经验证明雷电活动轻微的地区可不沿全线架设避雷线；35kV及以下线路，一般不沿全线架设避雷线。避雷线对导线的保护角一般采用20°～30°。220～330kV输电线路的双避雷线线路，保护角一般采用20°左右，500kV输电线路一般不大于15°，山区宜采用较小的保护角。杆塔上两根避雷线间的距离不应超过导线与避雷线间垂直距离的5倍。

（2）降低杆塔接地电阻。对于一般高度的杆塔，降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平防止反击的有效措施。标准规定，有避雷线的线路，每基杆塔（不连避雷线时）的工频接地电阻，在雷季干燥时不宜超过表8.3.1所列数值。

表8.3.1 有避雷线的线路杆塔的工频接地电阻

（3）架设耦合地线。雷电活动强烈的地方和经常发生雷击故障的杆塔和线段，在降低杆塔接地电阻有困难时，可以在导线下方4～5m处架设耦合地线。

（4）采用不平衡绝缘方式。在现代高压及超高压线路中，同杆架设的双回路线路日益增多，对此类线路在采用通常的防雷措施尚不能满足要求时，可使二回路的绝缘子串片数有差异，这种不平衡绝缘方式可以降低双回路雷击同时跳闸率。

（5）采用中性点非有效接地方式。对于35kV及以下的线路，一般不采用全线架设避雷线的方式，而采用中性点不接地或经消弧线圈接地的方式。绝大多数的单相接地故障能够自动消除，不致引起相间短路和跳闸。雷击跳闸率约可降低1／3左右。

（6）装设避雷器。一般在线路交叉处和在高杆塔上装设管型避雷器以限制过电压。在雷电活动强烈、土壤电阻率很高，或降低杆塔接地电阻有困难等地区，装设重量较轻的复合绝缘外套金属氧化物避雷器。

（7）加强绝缘。对于大跨越杆塔，超高压、特高压线路杆塔，可采用在杆塔上增加绝缘子片数，全高超过40m有避雷线的杆塔，每增高10m，应增加一个绝缘子，适当增加导线与避雷线间空气距离，减小保护角等措施。对35kV及以下线路，可采用瓷横担绝缘子以提高冲击闪络电压。

（8）装设自动重合闸装置。由于雷击造成的闪络大多能在跳闸后自行恢复绝缘性能，所以重合闸成功率较高，据统计，我国110kV及以上高压线路重合闸成功率为75％～90％；35kV及以下线路为50％～80％。因此，各级电压的线路都应尽量装设自动重合闸装置。

2.发电厂和变电所的防雷保护

发电厂和变电所是电力系统的枢纽，设备相对集中，一旦发生雷害事故，往往导致发电机、变压器等重要电气设备的损坏，这些设备更换和修复困难，并会造成大面积停电，严重影响国民经济和人民生活。因此，发电厂和变电所的防雷保护要求十分可靠。

发电厂和变电所遭受雷害一般来自两方面，一是雷直击于发电厂、变电所；二是雷击输电线路后产生的雷电波沿该导线侵入发电厂、变电所。

对直击雷的防雷保护，一般采用避雷针或避雷线，根据我国的运行经验，凡装设符合规程要求的避雷针（线）的发电厂、变电所绕击和反击事故率是非常低的，约每年每百所0.3次。

由于雷击线路的现象比较频繁，沿线路侵入的雷电波的危害是发电厂、变电所雷害事故的主要原因，雷电流幅值虽受到线路绝缘的限制，但发电厂、变电所电气设备的绝缘水平比线路绝缘水平低，主要措施是在发电厂、变电所内安装合适的避雷器以限制电气设备上的过电压峰值，同时设置进线保护段以限制雷电流幅值和降低侵入波的陡度。对于直接与架空线路相连的发电机（一般称为直配电机），除在电机母线上装设避雷器外，还应装设并联电容器以降低电机绕组侵入波的陡度，保护电机匝间绝缘和中性点绝缘不受损坏。

变电所的进线段保护是对雷电侵入波保护的一个重要辅助措施，就是在临近变电所1～2km的一段线路上加强防护。当线路全线无避雷线时，这段线路必须架设避雷线；当沿全线架设有避雷线时，则应提高这段线路的耐雷水平，以减少这段线路内绕击和反击的概率。进线段保护的作用在于限制流经避雷器的雷电流幅值和侵入波的陡度。

未沿全线架设避雷线的35～110kV架空送电线路，当雷直击于变电所附近的导线时，流过避雷线的电流幅值可能超过5kA，而陡度也会超过允许值，因此，应在变电所1～2km的进线段架设避雷线作为进线段保护，要求保护段上的避雷线保护角宜不超过20°，最大不应超过30°；110kV及以上有避雷线架空送电线路，把2km范围内进线作为进线保护段，要求加强防护，如减小避雷线的保护角α及降低杆塔的接地电阻。使进线保护段范围内的杆塔耐雷水平达到要求。35～110kV变电所的进线段保护接线如图8.3.7所示，FE为管型避雷器。

图8.3.7 35～110kV变电所的进线保护接线

对于35kV小容量变电所，可根据负荷的重要性及雷电活动的强弱等条件适当简化保护接线，即进线段的避雷线长度可减少到500～600m，或者用电抗器。

中性点不接地的变压器，如采用分级绝缘且未装设保护间隙，应在中性点装设雷电过电压保护装置，宜选变压器中性点用金属氧化物避雷器。中性点如采用全绝缘，此时中性点一般不加保护，但变电所为单进线且为单台变压器运行时，也应在中性点装设雷电过电压保护装置。变压器和高压并联电抗器的中性点经接地电抗器接地时，中性点上应装设金属氧化物避雷器保护。

三绕组变压器在低压绕组直接出口处对地处加装避雷器，当低压绕组接有25m以上金属外皮电缆时，因对地电容增大，可不必再装避雷器。

配电变压器的防雷保护，为了避免变压器低压侧绕组的损坏，必须将低压侧的中性点也连接在变压器的金属外壳上，即构成变压器高压侧避雷器的接地端点、低压绕组的中性点和变压器金属外壳三点联合接地。

3.防雷接地

接地就是指将电力系统中电气装置和设施的某些导电部分，经接地线连接至接地极。埋入地中并直接与大地接触的金属导体称为接地极，兼作接地极用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管，钢筋混凝土建筑物的基础、金属管道和设备等称为自然接地极。电气装置、设施的接地端子与接地极连接用的金属导电部分称为接地线。接地极和接地线合称接地装置。

（1）发电厂、变电所的接地保护。电力系统中的工作接地、保护接地和防雷接地是很难完全分开的，发电厂、变电所中的接地网实际是集工作接地、保护接地和防雷接地为一体的良好接地装置。一般的做法是：除利用自然接地极以外，根据保护接地和工作接地要求敷设一个统一的接地网，然后再在避雷针和避雷器安装处增加3～5根集中接地极以满足防雷接地的要求。按照工作接地要求，发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻应满足

式中，Re为考虑到季节变化的最大接地电阻，单位为Ω；I为计算用的流经接地装置的入地短路电流，单位为A。当接地装置的接地电阻不符合上式要求时，可通过技术经济比较增大接地电阻，但不得大于5Ω。

接地网以水平接地极为主，应埋于地表以下0.6～0.8m，以免受到机械损坏，并可减少冬季土壤表层冻结和夏季水分蒸发对接地电阻的影响，网内铺设水平均压带，做成如图8.3.8所示的长孔接地网，或做成方孔接地网。接地网中两水平接地带之间的距离D一般可取为3～10m，按保护接地的接触电位差和跨步电位差校核以后再予以调整，接地网的外缘应围绕设备区域连成闭合环形，角上圆弧形半径为D／2，入口处铺设成帽檐式均压带。这种接地网的总接地电阻一般在0.5～5Ω的范围内。

图8.3.8 长孔接地网

（2）输电线路的接地保护。高压线路每一杆塔都有混凝土基础，它也起着接地极的作用，其接地装置通过引线与避雷线相连，目的是使击中避雷线的雷电流通过较低的接地电阻而进入大地。高压线路杆塔的自然接地极的工频接地电阻简易计算式R≈kρ，各种型式接地装置简易计算式系数k列于表8.3.2中，ρ为土壤电阻率。多数情况下单纯依靠自然接地电阻是不能满足要求的，需要装设人工接地装置，才能满足线路杆塔接地电阻要求，如表8.3.1所列。

表8.3.2 各种型式接地装置的工频接地电阻简易计算式系数k

8.3.3 内部过电压及其防护

在电力系统内部，由于断路器的操作或发生故障，使系统参数发生变化，引起电网电磁能量的转化或传递，在系统中出现过电压，这种过电压称为内部过电压。内部过电压包括暂时过电压和操作过电压。暂时过电压包括工频电压升高和谐振过电压，其持续时间比操作过电压长。操作过电压即电磁暂态过程中的过电压，一般持续时间在0.1s（五个工频周波）以内，常见的操作过电压主要包括切断空载线路过电压、合闸空载线路过电压、切除空载变压器过电压和断续电弧接地过电压等几种。前三种属于中性点直接接地的系统。

1.工频电压升高

工频电压升高是决定过电压保护装置工作条件的重要依据，所以，它直接影响到避雷器的保护特性和电力设备的绝缘水平。由于工频电压升高是不衰减或弱衰减现象，持续时间很长，对设备绝缘及其运行条件也有很大影响。

工频电压升高的原因有：空载长线的电容效应，不对称短路引起的工频电压升高和甩负荷引起等。

实际运行经验表明：在一般情况下，工频电压升高对220kV等级以下、线路不太长的系统的正常绝缘的电气设备是没有危险的，220kV及以下的电网中不需要采取特殊措施来限制工频电压升高。但对超高压、远距离传输系统绝缘水平的确定却起着决定性的作用。在330～500kV超高压电网中，应采用并联电抗器或静止补偿装置等措施，将工频电压升高限制到1.3～1.4倍相电压以下。在线路末端接入电抗器，相当于减小了线路长度，因而降低了电压传递系数，可以降低线路的末端电压。电抗器可以安装在线路的末端、首端、中间，其补偿度及安装位置的选择，必须综合考虑实际系统的结构、参数、可能出现的运行方式及故障形式等因素，然后确定合理的方案。

2.谐振过电压

电力系统中含有大量的电感和电容元件，这些元件组成了各种不同的振荡电路，在一定的电源作用下，就有可能发生振荡，可以产生线性谐振、参数谐振和铁磁谐振等三种类型的谐振。

线性谐振条件是等值回路中的自振频率等于或接近电源频率。其过电压幅值只受回路中损耗（电阻）的限制。实际电力系统中，往往可以在设计或运行时避开这种谐振，因此完全满足线性谐振的机会极少，但要注意，即使在接近谐振条件下，也会产生很高的过电压。

参数谐振条件是系统中某些电感元件的电感参数在某种情况下发生周期性的变化，所需能量来源于改变参数的原动机，不需单独电源，一般只要有一定剩磁或电容的残余电荷，参数处在一定范围内，就可以使谐振得到发展。由于回路中有损耗，电感的饱和会使回路自动偏离谐振条件，使过电压得以限制。

铁磁谐振条件是电路中的电感元件因带有铁心，会产生饱和现象，这种含有非线性电感元件的电路，在满足一定条件时，会发生铁磁谐振。电力系统中发生铁磁谐振的机会是相当多的。国内外运行经验表明，它是电力系统某些严重事故的直接原因。

铁磁谐振的限制措施有以下几项。

（1）改善电磁式电压互感器的激磁特性，或改用电容式电压互感器。

（2）在电压互感器开口三角绕组中接入阻尼电阻，或在电压互感器一次绕组的中性点对地接入电阻。

（3）在有些情况下，可在10kV及以下的母线上装设一组三相对地电容器，或用电缆段代替架空线段，以增大对地电容，但从参数搭配上应该避免谐振。

（4）在特殊情况下，可将系统中性点临时经电阻接地或直接接地，或投入消弧线圈。

3.切断空载线路过电压

我国在35～220kV电网中，都曾因切除空载线路时过电压引起过多次故障。多年的运行经验证明若使用的断路器的灭弧能力不够强，以致电弧在触头间重燃时，切除空载线路的过电压事故就比较多，因此，电弧重燃是产生这种过电压的根本原因。

切断空载线路过电压的影响因素和限制措施有以下几项。

（1）断路器的性能。改进断路器的灭弧性能，使其尽量不重燃。采用灭弧性能好的压缩空气断路器以及六氟化硫断路器等可大大改善其灭弧性能，基本上达到了不重燃的要求。

（2）中性点的接地方式。中性点非有效接地的系统中，三相断路器在不同的时间分闸会形成瞬间的不对称电路，中性点会发生位移，过电压明显增高，一般情况下比中性点有效接地的切断空载线路过电压高出约20％。

（3）母线上有其他出线。这相当于加大母线电容，电弧重燃时残余电荷迅速重新分配，改变了电压的起始值使其更接近于稳态值，使得过电压减小。

（4）过电压在线路上会产生强烈的电晕，要消耗能量，电源及线路损耗使过电压降低。线路侧装有电磁式电压互感器等设备，它们的存在将使线路上的剩余电荷有了附加的释放路径，降低线路上的残余电压，从而降低了重燃过电压。

（5）断路器加装分闸电阻。这也是降低触头间的恢复电压、避免电弧重燃的一种有效措施。图8.3.9是一种断路器的接线方式。在分闸时先断开主触头1，经过一定时间间隔后再断开辅助触头2。合闸时的动作顺序刚好与上述相反。这种分闸电阻R的阻值一般处于1 000～3 000Ω的范围内。

图8.3.9 带并联电阻断路器

1—主触头；2—辅助触头；R—并联电阻

（6）利用避雷器保护。安装在线路首端和末端的MOA或磁吹避雷器，也能有效地限制这种过电压的幅值。

4.合闸空载线路过电压

电力系统中，空载线路合闸过电压也是一种常见的操作过电压。通常分为两种情况，即正常操作和自动重合闸。由于初始条件的差别，重合闸过电压的情况更为严重。近年来，由于采用了种种措施（如采用不重燃断路器、改进变压器铁芯材料等）限制或降低了其他幅值更高的操作过电压，空载线路合闸过电压的问题就显得突出。特别在超高压或特高压电网的绝缘配合中，这种过电压已经成为确定系统设备绝缘水平的主要依据。

合闸空载线路过电压的影响因素和限制措施有以下几项。

（1）合闸相位。合闸时电源电压的瞬时值取决于它的相位，相位的不同直接影响着过电压幅值，合闸相位是随机量，遵循统计规律。若需要通过专门的控制装置选择在触头间电位极性相同或电位差接近于零时完成合闸，以降低甚至消除合闸和重合闸过电压。

（2）线路上残余电荷。在线路侧接有电磁式电压互感器，那么它的等值电感和等值电阻与线路电容构成一阻尼振荡回路，使残余电荷在几个工频周期内泄放一空。线路若装设并联电抗器和静止补偿装置（SVC），对重合闸而言，当断路器断开后，线路电容和电抗器形成衰减的振荡电路，不但影响残余电荷的幅值，而且影响残余电荷的极性，降低工频电压升高。

（3）线路损耗。线路上的电阻和过电压较高时线路上产生的电晕都构成能量的损耗，消耗了过渡过程的能量，而使得过电压幅值降低。

（4）装设并联合闸电阻。如图8.3.9所示，合闸时应先合辅助触头2，R对振荡起阻尼作用，使过渡过程中的过电压最大值有所降低，这一阶段经过8～15ms。第二阶段将主触头1闭合，将R短接，使线路直接与电源相连，完成合闸操作。合闸过电压的高低与电阻值R的关系呈V形曲线，某一适当的电阻值下可将合闸过电压限制到最低。对500kV开关并联电阻，当采用450Ω的并联电阻时，过电压可限制在2倍以下。

（5）装设避雷器保护。在线路首、末端（线路断路器的线路侧）安装MOA或磁吹避雷器。均能对这种过电压进行限制，如果采用的是现代MOA避雷器，就有可能将这种过电压的倍数限制到1.5～1.6，因而可不必在断路器中安装合闸电阻。

5.切除空载变压器过电压

切除空载变压器也是电力系统中常见的一种操作。正常运行时，空载变压器表现为一个励磁电感。因此，切除空载变压器就是开断一个小容量电感负荷，这时会在变压器和断路器上出现很高的过电压。系统中利用断路器切除空载变压器、并联电抗器及电动机等都是常见的操作方式，它们都属于切断感性小电流的情况。

在切断感性小电流时，由于能量小，断路器在工频电流过零前是电弧电流截断而强制熄弧。弧道中的电流被突然截断，由于截流留在电感中的磁场能量转化为电容上的电场能量，从而产生过电压。

影响因素和限制措施有以下几项。

（1）断路器性能。这种过电压的幅值近似地与截流数值成正比，切除小电流性能好的断路器（如SF6、空气断路器）由于截流能力强，其过电压较高。另外，截流后在断路器触头间如果引起电弧重燃，使变压器侧的电容电场能量向电源释放，也降低了这种过电压。

（2）变压器参数。变压器的电感LT越大、CT越小，过电压愈高。采用优质导磁材料，变压器绕组改用纠结式绕法，以及增加静电屏蔽等措施使对地电容CT有所增大，使过电压有所降低。

此外，变压器的相数、中性点接地方式、断路器的断口电容，以及与变压器相连的电缆线段、架空线段都会对切除空载变压器过电压产生影响。

（3）采用避雷器保护。这种过电压的幅值是比较大的，国内外大量实测数据表明：通常它的倍数为2～3，有10％左右可能超过3.5倍，极少数高达4.5～5.0倍，甚至更高。但是这种过电压持续时间短、能量小，因而要加以限制并不困难。

6.电弧接地过电压

当中性点不接地系统中发生单相接地时，经过故障点将流过数值不大的接地电容电流。随着电网的发展和电压等级的提高，单相接地电容电流随之增加，一般6～10kV电网的接地电流超过30A，35～60kV电网的接地电流超过10A时，电弧以断续的形式存在，就会产生电弧接地过电压。

110kV及以上电网大多采用中性点直接接地的运行方式，当发生单相短路时，继电保护作用于断路器跳闸切除故障。不存在电弧接地过电压。35kV及以下电压等级的配电网，采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。消弧线圈补偿流过故障点的容性接地电流，使电弧能自行熄灭，系统自行恢复到正常工作状态，还可以降低故障相上的恢复电压上升的速度，减小电弧重燃的可能性。