礦井供電過電壓危害及其防治技術(shù)

李才生

摘 要：電力系統(tǒng)在特定條件下所出現(xiàn)的超過工作電壓的異常電壓升高叫作過電壓，過電壓屬于其中的一種電磁擾動(dòng)現(xiàn)象。電工設(shè)備的絕緣長(zhǎng)期耐受著工作電壓，同時(shí)還必須能夠承受一定幅度的過電壓，這樣才能保證電力系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：礦井；過電壓；危害；防治

中圖分類號(hào)：TD611；TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）07-0019-02

1 礦井供電過電壓類型

1.1 雷擊過電壓

通常情況下，供電網(wǎng)絡(luò)供給用戶端的電壓值正常波動(dòng)為額定電壓的±5%，但雷擊產(chǎn)生的過電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了額定電壓，雷擊引起的暫態(tài)高電壓或過電壓常常會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)線路耦合或轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，對(duì)設(shè)備造成損壞。對(duì)于中性點(diǎn)不接地的分級(jí)絕緣變壓器，當(dāng)雷電波從線路侵入變壓站到達(dá)變壓器中性點(diǎn)以及系統(tǒng)單相接地、非全相運(yùn)行，特別是伴隨產(chǎn)生變壓器勵(lì)磁電感和線路對(duì)地電容諧振時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較高的雷電過電壓或工頻穩(wěn)態(tài)過電壓，對(duì)分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)構(gòu)成威脅，甚至使絕緣損壞，因此，對(duì)供用電設(shè)備造成極大的危害。

1.2 操作過電壓

在礦井日常生產(chǎn)中，配備了許多大功率電動(dòng)機(jī)，而電機(jī)的投、切大多數(shù)采用真空斷路器或真空接觸器，其頻繁投、切也容易產(chǎn)生過電壓。操作過電壓分為以下三種。

1.2.1 截流過電壓

由于真空斷路器有良好的滅弧性能，當(dāng)開斷小電流時(shí)，電弧在過零前就會(huì)熄滅，由于電流被突然切斷，其滯留于電機(jī)等電感繞組中的能量必然向繞組的雜散電容充電，轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶?chǎng)能量。對(duì)于電機(jī)和變壓器，特別是空載或容量較小時(shí)，則相當(dāng)于一個(gè)大的電感且回路電容量較小，因此會(huì)產(chǎn)生高的過電壓，特別是開斷空載變壓器時(shí)更危險(xiǎn)。從理論上講可以產(chǎn)生很高的過電壓，但由于觸頭和回路中有一定的電阻產(chǎn)生損耗和發(fā)生擊穿，對(duì)過電壓值有相當(dāng)?shù)囊种谱饔?，但這種抑制作用是有限的，不能消除在切斷小電流時(shí)出現(xiàn)的過電壓。因此特別對(duì)感應(yīng)負(fù)載在采用真空斷路器作為操作元件時(shí)，應(yīng)加裝過電壓保護(hù)設(shè)備。

1.2.2 多次重燃過電壓

多次重燃過電壓是由于弧隙發(fā)生多次重燃，電源多次向電機(jī)電容進(jìn)行充電而產(chǎn)生的。在真空斷路器切斷電流的過程中，觸頭的一側(cè)為工頻電源，另一側(cè)為L(zhǎng)C回路充放電的振蕩電源，如果觸頭間的開距不夠大，兩個(gè)電壓疊加后就會(huì)使弧隙之間發(fā)生擊穿，斷路器的恢復(fù)電壓就會(huì)升高。如果觸頭開距不夠大，就會(huì)發(fā)生第二次重燃，再滅弧、再重燃以致發(fā)生多次重燃現(xiàn)象。多次的充放電振蕩，觸頭間的恢復(fù)電壓逐級(jí)升高，負(fù)載端的電壓也不斷升高，致使產(chǎn)生多次重燃過電壓，損壞電氣設(shè)備。

1.2.3 三相開斷過電壓

三相開斷過電壓是由于斷路器首先開斷相弧隙產(chǎn)生重燃時(shí)，流過該相弧隙的高頻電流引起其余兩相弧隙中的工頻電流迅速過零，致使未開斷相隨之被切斷，在其他兩相弧隙中產(chǎn)生類似較大水平的截流現(xiàn)象，從而產(chǎn)生更高的操作過電壓，所產(chǎn)生的過電壓加在相與相之間的絕緣上。在開斷中，小容量電機(jī)或輕負(fù)載情況下容易出現(xiàn)三相開斷過電壓。對(duì)母線支撐件、套管以及所連接的二次設(shè)備影響。

1.3 暫時(shí)過電壓

暫時(shí)過電壓分為工頻過電壓和諧振過電壓兩種，其中諧振過電壓在正常運(yùn)行操作中出現(xiàn)頻繁，其危害性較大，一旦發(fā)生過電壓，往往會(huì)造成電氣設(shè)備損壞和大面積的停電事故。實(shí)際工作表明，中、低壓電網(wǎng)中過電壓事故大多數(shù)是由諧振現(xiàn)象所引起的。由于諧振過電壓作用時(shí)間較長(zhǎng)，在選擇保護(hù)措施方面比較困難。為了盡可能防止發(fā)生諧振過電壓，在設(shè)計(jì)和操作電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)事先進(jìn)行必要的估算和安排，避免形成嚴(yán)重的串聯(lián)諧振回路；也可以采取適當(dāng)?shù)姆乐C振措施。諧振過電壓輕則使TV的熔斷器熔斷、匝間短路或爆炸，重則發(fā)生避雷器爆炸、母線短路、廠礦用電失電等嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備運(yùn)行安全的事故。

2 過電壓危害

過電壓對(duì)礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成了極大的威脅，輕則損壞設(shè)備（例如燒壞電機(jī)、變壓器和高壓電抗器等）、擊穿高壓電纜等，重則構(gòu)成人身傷亡事故（比如提升時(shí)斷繩跑車等事故）。

3 過電壓防治技術(shù)

3.1 雷擊過電壓防治技術(shù)

雷擊過電壓防治主要依靠電網(wǎng)的抗雷擊能力，與電網(wǎng)上有電氣聯(lián)結(jié)的各電氣設(shè)備之間的整體絕緣配合水平，防雷和避雷設(shè)施配置和性能，輸配電線路桿塔、全站接地網(wǎng)的接地電阻值的大小都有著十分密切的關(guān)系。

裝設(shè)避雷針可以保護(hù)整個(gè)發(fā)、變電站室外安裝的電氣設(shè)備和建筑物或構(gòu)筑物，使之免遭直接雷擊的侵害；主變高壓側(cè)裝設(shè)避雷器可用來保護(hù)主變壓器，避免雷擊高電壓沿高壓線路侵入變電站，損壞變電站這一主要電氣設(shè)備；在多雷區(qū)配變低壓側(cè)裝設(shè)避雷器，可以防止雷電波由配變低壓側(cè)侵入而擊穿變壓器的絕緣。

3.2 真空斷路器操作過電壓防治技術(shù)

根據(jù)真空斷路器操作過電壓產(chǎn)生的機(jī)理，當(dāng)切斷小電流時(shí)容易產(chǎn)生過電壓，危害電機(jī)絕緣和回路電器設(shè)備，因此，必須采取措施限制操作過電壓，以保護(hù)電氣設(shè)備能安全可靠的運(yùn)行，同時(shí)擴(kuò)大真空斷路器的應(yīng)用范圍。目前，國(guó)內(nèi)采取的措施主要有裝設(shè)金屬氧化物避雷器（MOA）、三叉戟過電壓保護(hù)器（TBP）和組合式過電壓保護(hù)器（JPB）等，以上三種設(shè)備都采用氧化鋅閥片作為主要元件。

根據(jù)絕緣配合規(guī)程的要求，耐受電壓水平最小應(yīng)超出保護(hù)水平的15%，同時(shí)由于在10 kV及以下系統(tǒng)中不接地或經(jīng)過消弧線圈接地，且當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，健全相電壓升至線電壓，并允許運(yùn)行2 h，這種情況下會(huì)使避雷器嚴(yán)重過熱而損壞。從電機(jī)試驗(yàn)電壓計(jì)算值和表中所列的保護(hù)水平看，MOA避雷器保護(hù)電機(jī)的水平最差；TBP和JPB雖好于MOA，但裕度太小，保護(hù)性能仍不理想，因此，當(dāng)真空斷路器產(chǎn)生操作過電壓時(shí)，不能很好地保護(hù)電機(jī)。

目前，有些廠家研制并生產(chǎn)了旨在限制真空斷路器操作過電壓危和電機(jī)絕緣的新產(chǎn)品——RC阻容吸收器，它可使絕大多數(shù)電路的操作過電壓降至電源電壓峰值的2.5倍以下。主要有三種形式的RC保護(hù)器，即中性點(diǎn)直接接地的普通型RC保護(hù)器、中性點(diǎn)不接地型RC保護(hù)器和雙路RC過電壓保護(hù)器。普通型RC保護(hù)器存在著當(dāng)單相短路時(shí)，電容電流過大導(dǎo)致饋電回路全部跳閘，特別對(duì)于有高頻分量的場(chǎng)所，使RC保護(hù)器電阻燒損的問題；不接地RC保護(hù)器雖然解決了因電容電流過大而跳閘和燒電阻的問題，但對(duì)于相對(duì)地之間的高頻振蕩沒有消除，使事故發(fā)生率略高；雙路RC過電壓保護(hù)器既解決了對(duì)地電路中的高頻振蕩，又解決了對(duì)地電流過大和RC裝置電阻燒損的問題。

3.3 諧振過電壓防治技術(shù)

對(duì)于現(xiàn)有的6/10 kV不接地系統(tǒng)來說，主要是投入消弧線圈和改變運(yùn)行參數(shù)，一般投入消弧線圈都能消除諧振。對(duì)于發(fā)生基波和高頻諧振，只要消諧器可靠動(dòng)作，也能消除諧振；但對(duì)于分頻諧振具有零序性質(zhì)，一般消諧器無法消除諧振，投切三相對(duì)稱負(fù)荷不起作用。對(duì)于未裝設(shè)消弧線圈，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，可按以下方法處理。

3.3.1 基波或高頻諧振的處理

對(duì)基波或高頻諧振主要做以下幾點(diǎn)處理：①當(dāng)運(yùn)行電容器時(shí)，切除運(yùn)行電容器；在沒有運(yùn)行電容器時(shí)，則投入一組電容器。②當(dāng)以上措施無法消諧時(shí)，切除該母線所有電容器，向調(diào)度申請(qǐng)切除部分饋線，最好是先切長(zhǎng)線路。

3.3.2 分頻諧振的處理

對(duì)分頻諧振的處理主要有以下幾點(diǎn)：①切除該母線所有電容器；②諧振仍無法消除時(shí)，向調(diào)度申請(qǐng)切除該母線上的線路，直至諧振消除；③如果所有線路全部切除后仍無法消諧，向調(diào)度申請(qǐng)將母線停電；④恢復(fù)母線和線路送電。

4 結(jié)束語(yǔ)

只有我們做好供電系統(tǒng)過電壓的防治工作，才能提高供電可靠性，從而有效地預(yù)防和減少事故，給企業(yè)帶來更大的效益。

〔編輯：李玨〕

摘 要：電力系統(tǒng)在特定條件下所出現(xiàn)的超過工作電壓的異常電壓升高叫作過電壓，過電壓屬于其中的一種電磁擾動(dòng)現(xiàn)象。電工設(shè)備的絕緣長(zhǎng)期耐受著工作電壓，同時(shí)還必須能夠承受一定幅度的過電壓，這樣才能保證電力系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：礦井；過電壓；危害；防治

中圖分類號(hào)：TD611；TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）07-0019-02

1 礦井供電過電壓類型

1.1 雷擊過電壓

通常情況下，供電網(wǎng)絡(luò)供給用戶端的電壓值正常波動(dòng)為額定電壓的±5%，但雷擊產(chǎn)生的過電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了額定電壓，雷擊引起的暫態(tài)高電壓或過電壓常常會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)線路耦合或轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，對(duì)設(shè)備造成損壞。對(duì)于中性點(diǎn)不接地的分級(jí)絕緣變壓器，當(dāng)雷電波從線路侵入變壓站到達(dá)變壓器中性點(diǎn)以及系統(tǒng)單相接地、非全相運(yùn)行，特別是伴隨產(chǎn)生變壓器勵(lì)磁電感和線路對(duì)地電容諧振時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較高的雷電過電壓或工頻穩(wěn)態(tài)過電壓，對(duì)分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)構(gòu)成威脅，甚至使絕緣損壞，因此，對(duì)供用電設(shè)備造成極大的危害。

1.2 操作過電壓

在礦井日常生產(chǎn)中，配備了許多大功率電動(dòng)機(jī)，而電機(jī)的投、切大多數(shù)采用真空斷路器或真空接觸器，其頻繁投、切也容易產(chǎn)生過電壓。操作過電壓分為以下三種。

1.2.1 截流過電壓

由于真空斷路器有良好的滅弧性能，當(dāng)開斷小電流時(shí)，電弧在過零前就會(huì)熄滅，由于電流被突然切斷，其滯留于電機(jī)等電感繞組中的能量必然向繞組的雜散電容充電，轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶?chǎng)能量。對(duì)于電機(jī)和變壓器，特別是空載或容量較小時(shí)，則相當(dāng)于一個(gè)大的電感且回路電容量較小，因此會(huì)產(chǎn)生高的過電壓，特別是開斷空載變壓器時(shí)更危險(xiǎn)。從理論上講可以產(chǎn)生很高的過電壓，但由于觸頭和回路中有一定的電阻產(chǎn)生損耗和發(fā)生擊穿，對(duì)過電壓值有相當(dāng)?shù)囊种谱饔茫@種抑制作用是有限的，不能消除在切斷小電流時(shí)出現(xiàn)的過電壓。因此特別對(duì)感應(yīng)負(fù)載在采用真空斷路器作為操作元件時(shí)，應(yīng)加裝過電壓保護(hù)設(shè)備。

1.2.2 多次重燃過電壓

多次重燃過電壓是由于弧隙發(fā)生多次重燃，電源多次向電機(jī)電容進(jìn)行充電而產(chǎn)生的。在真空斷路器切斷電流的過程中，觸頭的一側(cè)為工頻電源，另一側(cè)為L(zhǎng)C回路充放電的振蕩電源，如果觸頭間的開距不夠大，兩個(gè)電壓疊加后就會(huì)使弧隙之間發(fā)生擊穿，斷路器的恢復(fù)電壓就會(huì)升高。如果觸頭開距不夠大，就會(huì)發(fā)生第二次重燃，再滅弧、再重燃以致發(fā)生多次重燃現(xiàn)象。多次的充放電振蕩，觸頭間的恢復(fù)電壓逐級(jí)升高，負(fù)載端的電壓也不斷升高，致使產(chǎn)生多次重燃過電壓，損壞電氣設(shè)備。

1.2.3 三相開斷過電壓

三相開斷過電壓是由于斷路器首先開斷相弧隙產(chǎn)生重燃時(shí)，流過該相弧隙的高頻電流引起其余兩相弧隙中的工頻電流迅速過零，致使未開斷相隨之被切斷，在其他兩相弧隙中產(chǎn)生類似較大水平的截流現(xiàn)象，從而產(chǎn)生更高的操作過電壓，所產(chǎn)生的過電壓加在相與相之間的絕緣上。在開斷中，小容量電機(jī)或輕負(fù)載情況下容易出現(xiàn)三相開斷過電壓。對(duì)母線支撐件、套管以及所連接的二次設(shè)備影響。

1.3 暫時(shí)過電壓

暫時(shí)過電壓分為工頻過電壓和諧振過電壓兩種，其中諧振過電壓在正常運(yùn)行操作中出現(xiàn)頻繁，其危害性較大，一旦發(fā)生過電壓，往往會(huì)造成電氣設(shè)備損壞和大面積的停電事故。實(shí)際工作表明，中、低壓電網(wǎng)中過電壓事故大多數(shù)是由諧振現(xiàn)象所引起的。由于諧振過電壓作用時(shí)間較長(zhǎng)，在選擇保護(hù)措施方面比較困難。為了盡可能防止發(fā)生諧振過電壓，在設(shè)計(jì)和操作電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)事先進(jìn)行必要的估算和安排，避免形成嚴(yán)重的串聯(lián)諧振回路；也可以采取適當(dāng)?shù)姆乐C振措施。諧振過電壓輕則使TV的熔斷器熔斷、匝間短路或爆炸，重則發(fā)生避雷器爆炸、母線短路、廠礦用電失電等嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備運(yùn)行安全的事故。

2 過電壓危害

過電壓對(duì)礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成了極大的威脅，輕則損壞設(shè)備（例如燒壞電機(jī)、變壓器和高壓電抗器等）、擊穿高壓電纜等，重則構(gòu)成人身傷亡事故（比如提升時(shí)斷繩跑車等事故）。

3 過電壓防治技術(shù)

3.1 雷擊過電壓防治技術(shù)

雷擊過電壓防治主要依靠電網(wǎng)的抗雷擊能力，與電網(wǎng)上有電氣聯(lián)結(jié)的各電氣設(shè)備之間的整體絕緣配合水平，防雷和避雷設(shè)施配置和性能，輸配電線路桿塔、全站接地網(wǎng)的接地電阻值的大小都有著十分密切的關(guān)系。

裝設(shè)避雷針可以保護(hù)整個(gè)發(fā)、變電站室外安裝的電氣設(shè)備和建筑物或構(gòu)筑物，使之免遭直接雷擊的侵害；主變高壓側(cè)裝設(shè)避雷器可用來保護(hù)主變壓器，避免雷擊高電壓沿高壓線路侵入變電站，損壞變電站這一主要電氣設(shè)備；在多雷區(qū)配變低壓側(cè)裝設(shè)避雷器，可以防止雷電波由配變低壓側(cè)侵入而擊穿變壓器的絕緣。

3.2 真空斷路器操作過電壓防治技術(shù)

根據(jù)真空斷路器操作過電壓產(chǎn)生的機(jī)理，當(dāng)切斷小電流時(shí)容易產(chǎn)生過電壓，危害電機(jī)絕緣和回路電器設(shè)備，因此，必須采取措施限制操作過電壓，以保護(hù)電氣設(shè)備能安全可靠的運(yùn)行，同時(shí)擴(kuò)大真空斷路器的應(yīng)用范圍。目前，國(guó)內(nèi)采取的措施主要有裝設(shè)金屬氧化物避雷器（MOA）、三叉戟過電壓保護(hù)器（TBP）和組合式過電壓保護(hù)器（JPB）等，以上三種設(shè)備都采用氧化鋅閥片作為主要元件。

根據(jù)絕緣配合規(guī)程的要求，耐受電壓水平最小應(yīng)超出保護(hù)水平的15%，同時(shí)由于在10 kV及以下系統(tǒng)中不接地或經(jīng)過消弧線圈接地，且當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，健全相電壓升至線電壓，并允許運(yùn)行2 h，這種情況下會(huì)使避雷器嚴(yán)重過熱而損壞。從電機(jī)試驗(yàn)電壓計(jì)算值和表中所列的保護(hù)水平看，MOA避雷器保護(hù)電機(jī)的水平最差；TBP和JPB雖好于MOA，但裕度太小，保護(hù)性能仍不理想，因此，當(dāng)真空斷路器產(chǎn)生操作過電壓時(shí)，不能很好地保護(hù)電機(jī)。

目前，有些廠家研制并生產(chǎn)了旨在限制真空斷路器操作過電壓危和電機(jī)絕緣的新產(chǎn)品——RC阻容吸收器，它可使絕大多數(shù)電路的操作過電壓降至電源電壓峰值的2.5倍以下。主要有三種形式的RC保護(hù)器，即中性點(diǎn)直接接地的普通型RC保護(hù)器、中性點(diǎn)不接地型RC保護(hù)器和雙路RC過電壓保護(hù)器。普通型RC保護(hù)器存在著當(dāng)單相短路時(shí)，電容電流過大導(dǎo)致饋電回路全部跳閘，特別對(duì)于有高頻分量的場(chǎng)所，使RC保護(hù)器電阻燒損的問題；不接地RC保護(hù)器雖然解決了因電容電流過大而跳閘和燒電阻的問題，但對(duì)于相對(duì)地之間的高頻振蕩沒有消除，使事故發(fā)生率略高；雙路RC過電壓保護(hù)器既解決了對(duì)地電路中的高頻振蕩，又解決了對(duì)地電流過大和RC裝置電阻燒損的問題。

3.3 諧振過電壓防治技術(shù)

對(duì)于現(xiàn)有的6/10 kV不接地系統(tǒng)來說，主要是投入消弧線圈和改變運(yùn)行參數(shù)，一般投入消弧線圈都能消除諧振。對(duì)于發(fā)生基波和高頻諧振，只要消諧器可靠動(dòng)作，也能消除諧振；但對(duì)于分頻諧振具有零序性質(zhì)，一般消諧器無法消除諧振，投切三相對(duì)稱負(fù)荷不起作用。對(duì)于未裝設(shè)消弧線圈，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，可按以下方法處理。

3.3.1 基波或高頻諧振的處理

對(duì)基波或高頻諧振主要做以下幾點(diǎn)處理：①當(dāng)運(yùn)行電容器時(shí)，切除運(yùn)行電容器；在沒有運(yùn)行電容器時(shí)，則投入一組電容器。②當(dāng)以上措施無法消諧時(shí)，切除該母線所有電容器，向調(diào)度申請(qǐng)切除部分饋線，最好是先切長(zhǎng)線路。

3.3.2 分頻諧振的處理

對(duì)分頻諧振的處理主要有以下幾點(diǎn)：①切除該母線所有電容器；②諧振仍無法消除時(shí)，向調(diào)度申請(qǐng)切除該母線上的線路，直至諧振消除；③如果所有線路全部切除后仍無法消諧，向調(diào)度申請(qǐng)將母線停電；④恢復(fù)母線和線路送電。

4 結(jié)束語(yǔ)

只有我們做好供電系統(tǒng)過電壓的防治工作，才能提高供電可靠性，從而有效地預(yù)防和減少事故，給企業(yè)帶來更大的效益。

〔編輯：李玨〕

摘 要：電力系統(tǒng)在特定條件下所出現(xiàn)的超過工作電壓的異常電壓升高叫作過電壓，過電壓屬于其中的一種電磁擾動(dòng)現(xiàn)象。電工設(shè)備的絕緣長(zhǎng)期耐受著工作電壓，同時(shí)還必須能夠承受一定幅度的過電壓，這樣才能保證電力系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：礦井；過電壓；危害；防治

中圖分類號(hào)：TD611；TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）07-0019-02

1 礦井供電過電壓類型

1.1 雷擊過電壓

通常情況下，供電網(wǎng)絡(luò)供給用戶端的電壓值正常波動(dòng)為額定電壓的±5%，但雷擊產(chǎn)生的過電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了額定電壓，雷擊引起的暫態(tài)高電壓或過電壓常常會(huì)通過網(wǎng)絡(luò)線路耦合或轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，對(duì)設(shè)備造成損壞。對(duì)于中性點(diǎn)不接地的分級(jí)絕緣變壓器，當(dāng)雷電波從線路侵入變壓站到達(dá)變壓器中性點(diǎn)以及系統(tǒng)單相接地、非全相運(yùn)行，特別是伴隨產(chǎn)生變壓器勵(lì)磁電感和線路對(duì)地電容諧振時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較高的雷電過電壓或工頻穩(wěn)態(tài)過電壓，對(duì)分級(jí)絕緣變壓器中性點(diǎn)構(gòu)成威脅，甚至使絕緣損壞，因此，對(duì)供用電設(shè)備造成極大的危害。

1.2 操作過電壓

在礦井日常生產(chǎn)中，配備了許多大功率電動(dòng)機(jī)，而電機(jī)的投、切大多數(shù)采用真空斷路器或真空接觸器，其頻繁投、切也容易產(chǎn)生過電壓。操作過電壓分為以下三種。

1.2.1 截流過電壓

由于真空斷路器有良好的滅弧性能，當(dāng)開斷小電流時(shí)，電弧在過零前就會(huì)熄滅，由于電流被突然切斷，其滯留于電機(jī)等電感繞組中的能量必然向繞組的雜散電容充電，轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶?chǎng)能量。對(duì)于電機(jī)和變壓器，特別是空載或容量較小時(shí)，則相當(dāng)于一個(gè)大的電感且回路電容量較小，因此會(huì)產(chǎn)生高的過電壓，特別是開斷空載變壓器時(shí)更危險(xiǎn)。從理論上講可以產(chǎn)生很高的過電壓，但由于觸頭和回路中有一定的電阻產(chǎn)生損耗和發(fā)生擊穿，對(duì)過電壓值有相當(dāng)?shù)囊种谱饔茫@種抑制作用是有限的，不能消除在切斷小電流時(shí)出現(xiàn)的過電壓。因此特別對(duì)感應(yīng)負(fù)載在采用真空斷路器作為操作元件時(shí)，應(yīng)加裝過電壓保護(hù)設(shè)備。

1.2.2 多次重燃過電壓

多次重燃過電壓是由于弧隙發(fā)生多次重燃，電源多次向電機(jī)電容進(jìn)行充電而產(chǎn)生的。在真空斷路器切斷電流的過程中，觸頭的一側(cè)為工頻電源，另一側(cè)為L(zhǎng)C回路充放電的振蕩電源，如果觸頭間的開距不夠大，兩個(gè)電壓疊加后就會(huì)使弧隙之間發(fā)生擊穿，斷路器的恢復(fù)電壓就會(huì)升高。如果觸頭開距不夠大，就會(huì)發(fā)生第二次重燃，再滅弧、再重燃以致發(fā)生多次重燃現(xiàn)象。多次的充放電振蕩，觸頭間的恢復(fù)電壓逐級(jí)升高，負(fù)載端的電壓也不斷升高，致使產(chǎn)生多次重燃過電壓，損壞電氣設(shè)備。

1.2.3 三相開斷過電壓

三相開斷過電壓是由于斷路器首先開斷相弧隙產(chǎn)生重燃時(shí)，流過該相弧隙的高頻電流引起其余兩相弧隙中的工頻電流迅速過零，致使未開斷相隨之被切斷，在其他兩相弧隙中產(chǎn)生類似較大水平的截流現(xiàn)象，從而產(chǎn)生更高的操作過電壓，所產(chǎn)生的過電壓加在相與相之間的絕緣上。在開斷中，小容量電機(jī)或輕負(fù)載情況下容易出現(xiàn)三相開斷過電壓。對(duì)母線支撐件、套管以及所連接的二次設(shè)備影響。

1.3 暫時(shí)過電壓

暫時(shí)過電壓分為工頻過電壓和諧振過電壓兩種，其中諧振過電壓在正常運(yùn)行操作中出現(xiàn)頻繁，其危害性較大，一旦發(fā)生過電壓，往往會(huì)造成電氣設(shè)備損壞和大面積的停電事故。實(shí)際工作表明，中、低壓電網(wǎng)中過電壓事故大多數(shù)是由諧振現(xiàn)象所引起的。由于諧振過電壓作用時(shí)間較長(zhǎng)，在選擇保護(hù)措施方面比較困難。為了盡可能防止發(fā)生諧振過電壓，在設(shè)計(jì)和操作電網(wǎng)時(shí)，應(yīng)事先進(jìn)行必要的估算和安排，避免形成嚴(yán)重的串聯(lián)諧振回路；也可以采取適當(dāng)?shù)姆乐C振措施。諧振過電壓輕則使TV的熔斷器熔斷、匝間短路或爆炸，重則發(fā)生避雷器爆炸、母線短路、廠礦用電失電等嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備運(yùn)行安全的事故。

2 過電壓危害

過電壓對(duì)礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成了極大的威脅，輕則損壞設(shè)備（例如燒壞電機(jī)、變壓器和高壓電抗器等）、擊穿高壓電纜等，重則構(gòu)成人身傷亡事故（比如提升時(shí)斷繩跑車等事故）。

3 過電壓防治技術(shù)

3.1 雷擊過電壓防治技術(shù)

雷擊過電壓防治主要依靠電網(wǎng)的抗雷擊能力，與電網(wǎng)上有電氣聯(lián)結(jié)的各電氣設(shè)備之間的整體絕緣配合水平，防雷和避雷設(shè)施配置和性能，輸配電線路桿塔、全站接地網(wǎng)的接地電阻值的大小都有著十分密切的關(guān)系。

裝設(shè)避雷針可以保護(hù)整個(gè)發(fā)、變電站室外安裝的電氣設(shè)備和建筑物或構(gòu)筑物，使之免遭直接雷擊的侵害；主變高壓側(cè)裝設(shè)避雷器可用來保護(hù)主變壓器，避免雷擊高電壓沿高壓線路侵入變電站，損壞變電站這一主要電氣設(shè)備；在多雷區(qū)配變低壓側(cè)裝設(shè)避雷器，可以防止雷電波由配變低壓側(cè)侵入而擊穿變壓器的絕緣。

3.2 真空斷路器操作過電壓防治技術(shù)

根據(jù)真空斷路器操作過電壓產(chǎn)生的機(jī)理，當(dāng)切斷小電流時(shí)容易產(chǎn)生過電壓，危害電機(jī)絕緣和回路電器設(shè)備，因此，必須采取措施限制操作過電壓，以保護(hù)電氣設(shè)備能安全可靠的運(yùn)行，同時(shí)擴(kuò)大真空斷路器的應(yīng)用范圍。目前，國(guó)內(nèi)采取的措施主要有裝設(shè)金屬氧化物避雷器（MOA）、三叉戟過電壓保護(hù)器（TBP）和組合式過電壓保護(hù)器（JPB）等，以上三種設(shè)備都采用氧化鋅閥片作為主要元件。

根據(jù)絕緣配合規(guī)程的要求，耐受電壓水平最小應(yīng)超出保護(hù)水平的15%，同時(shí)由于在10 kV及以下系統(tǒng)中不接地或經(jīng)過消弧線圈接地，且當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，健全相電壓升至線電壓，并允許運(yùn)行2 h，這種情況下會(huì)使避雷器嚴(yán)重過熱而損壞。從電機(jī)試驗(yàn)電壓計(jì)算值和表中所列的保護(hù)水平看，MOA避雷器保護(hù)電機(jī)的水平最差；TBP和JPB雖好于MOA，但裕度太小，保護(hù)性能仍不理想，因此，當(dāng)真空斷路器產(chǎn)生操作過電壓時(shí)，不能很好地保護(hù)電機(jī)。

目前，有些廠家研制并生產(chǎn)了旨在限制真空斷路器操作過電壓危和電機(jī)絕緣的新產(chǎn)品——RC阻容吸收器，它可使絕大多數(shù)電路的操作過電壓降至電源電壓峰值的2.5倍以下。主要有三種形式的RC保護(hù)器，即中性點(diǎn)直接接地的普通型RC保護(hù)器、中性點(diǎn)不接地型RC保護(hù)器和雙路RC過電壓保護(hù)器。普通型RC保護(hù)器存在著當(dāng)單相短路時(shí)，電容電流過大導(dǎo)致饋電回路全部跳閘，特別對(duì)于有高頻分量的場(chǎng)所，使RC保護(hù)器電阻燒損的問題；不接地RC保護(hù)器雖然解決了因電容電流過大而跳閘和燒電阻的問題，但對(duì)于相對(duì)地之間的高頻振蕩沒有消除，使事故發(fā)生率略高；雙路RC過電壓保護(hù)器既解決了對(duì)地電路中的高頻振蕩，又解決了對(duì)地電流過大和RC裝置電阻燒損的問題。

3.3 諧振過電壓防治技術(shù)

對(duì)于現(xiàn)有的6/10 kV不接地系統(tǒng)來說，主要是投入消弧線圈和改變運(yùn)行參數(shù)，一般投入消弧線圈都能消除諧振。對(duì)于發(fā)生基波和高頻諧振，只要消諧器可靠動(dòng)作，也能消除諧振；但對(duì)于分頻諧振具有零序性質(zhì)，一般消諧器無法消除諧振，投切三相對(duì)稱負(fù)荷不起作用。對(duì)于未裝設(shè)消弧線圈，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，可按以下方法處理。

3.3.1 基波或高頻諧振的處理

對(duì)基波或高頻諧振主要做以下幾點(diǎn)處理：①當(dāng)運(yùn)行電容器時(shí)，切除運(yùn)行電容器；在沒有運(yùn)行電容器時(shí)，則投入一組電容器。②當(dāng)以上措施無法消諧時(shí)，切除該母線所有電容器，向調(diào)度申請(qǐng)切除部分饋線，最好是先切長(zhǎng)線路。

3.3.2 分頻諧振的處理

對(duì)分頻諧振的處理主要有以下幾點(diǎn)：①切除該母線所有電容器；②諧振仍無法消除時(shí)，向調(diào)度申請(qǐng)切除該母線上的線路，直至諧振消除；③如果所有線路全部切除后仍無法消諧，向調(diào)度申請(qǐng)將母線停電；④恢復(fù)母線和線路送電。

4 結(jié)束語(yǔ)

只有我們做好供電系統(tǒng)過電壓的防治工作，才能提高供電可靠性，從而有效地預(yù)防和減少事故，給企業(yè)帶來更大的效益。

〔編輯：李玨〕