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过电压产生、分类及危害
信息来源:安徽科冉电气科技有限公司     日期:2012-5-31
1.雷击过电压危害
    雷击引起暂态高电压或过电压常常可以通过网络线路耦合或转移到网络设备上,造成设备的损坏。对于中性点不接地的分级绝缘变压器,当雷电波从线路侵入变压站到达变压器中性点以及系统单相接地、非全相运行,特别是伴随产生变压器励磁电感与线路对地电容谐振时,会产生较高的雷电过电压或工频稳态过电压,对分级绝缘变压器中性点构成威胁,甚至使绝缘损坏。
雷击过电压又分为纵向过电压和横向过电压。
(1) 纵向过电压:
    在平衡电路某点出现的对地的过电压称之为纵向过电压。地电位上升起的电压,可看做是从地系统侵入的纵向过电压。
(2) 横向过电压:
    在平衡电路线与线之间,或不平衡电路的线对地之间出现的过电压称之为横向过电压。连接对称平衡传输线路的设备由于线路中两线分别对地的纵向过电压不平衡,或因纵向防护元件动作时间的差异,都会导致横向过电压的产生。连接同轴电缆系统的电子设备,纵向过电压即为横向过电压。

电子设备的损坏机理
    纵向冲击对平衡电路中设备元部件的损坏有:损坏跨接在线与地之间的元部件或其绝缘介质;击穿在线路和设备间起阻抗匹配作用的变压器匝间、层间或线对地绝缘等。横向冲击则同信息一样可在电路中传输,损坏内部电路的电容、电感及耐冲击能力差的固体元件。
设备中元部件遭受雷击损坏的程度,取决于不同的绝缘水平及受冲击的强度。对具有自行恢复能力的绝缘,击穿只是暂时的,一旦冲击消失,绝缘很快得到恢复,有些非自行恢复的绝缘介质,如果击穿后只流过很小的电流,常不会立即中断设备的运行,但随时间的推移,元部件受潮其绝缘逐渐下降,电路特性变坏,最后将使电路中断。
    有的设备元部件如晶体管的集电极与发射极或发射极与基极,若发生反向击穿就出现了永久性损坏,对易受能量损坏的元器件,受损坏程度主要取决于流过其上的电流及持续时间。
2、操作过电压
    (1)截流过电压:由于真空断路器有良好的灭弧性能,当开断小电流时,电弧在过零前就会熄灭,由于电流被突然切断,其滞留于电机等电感绕组中的能量必然向绕组的杂散电容充电,转变为电场能量。对于电机和变压器,特别是空载或容量较小时,则相当于一个大的电感,且回路电容量较小,因此会产生高的过电压,特别是开断空载变压器时更危险。从理论上讲可以产生很高的过电压,但由于触头和回路中有一定的电阻产生损耗以及发生击穿,对过电压值有相当的抑制作用,但这种抑制作用是有限的,不能消除在切断小电流时出现的过电压。因此特别对感应负载在采用真空断路器作为操作元件时,应加装过电压保护设备。
    (2)多次重燃过电压:多次重燃过电压是由于弧隙发生多次重燃,电源多次向电机电容进行充电而产生的。在真空断路器切断电流的过程中,触头的一侧为工频电源,另一侧为LC回路充放电的振荡电源,如果触头间的开距不够大,两个电压叠加后就会使弧隙之间发生击穿,断路器的恢复电压就会升高。如果触头开距不够大,就会发生第二次重燃,再灭弧、再重燃以致发生多次重燃现象,多次的充放电振荡,触头间的恢复电压逐级升高,负载端的电压也不断升高,致使产生多次重燃过电压,损坏电气设备。
    (3)三相开断过电压:三相开断过电压是由于断路器首先开断相弧隙产生重燃时,流过该相弧隙的高频电流引起其余两相弧隙中的工频电流迅速过零,致使未开断相随之被切断,在其他两相弧隙中产生类似较大水平的截流现象,从而产生更高的操作过电压,所产生的过电压是加在相与相之间的绝缘上。在开断中小容量电机或轻负载情况下容易出现三相开断过电压。对母线支撑件,套管以及所连接的二次设备影响
3、暂时过电压
    分为工频过电压,谐振过电压
其中谐振过电压在正常运行操作中出现频繁,其危害性较大;过电压一旦发生,往往造成电气设备损坏和大面积的停电事故。许多运行经验表明,中低压电网中过电压事故大多数都是由谐振现象所引起的。由于谐振过电压作用时间较长,在选择保护措施方面造成困难。为了尽可能地防止发生谐振过电压,在设计和操作电网时,应事先进行必要的估算和安排,避免形成严重的串联谐振回路;或采取适当的防止谐振的措施。
    谐振过电压轻者令到TV的熔断器熔断、匝间短路或爆炸;重者则发生避雷器爆炸、母线短路、厂用电失电等严重威胁电力系统和电气设备运行安全的事故。
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