配电网过电压保护与变电所的防雷保护

配电网由于电压等级较低，其绝缘水平也较低，所以容易遭受过电压事故，尤其是雷害事故。过电压主要有两种，一种是大气过电压，一般是雷电压；另一种是操作过电压，即一经操作而产生的过电压。

一、输电线路的防雷保护问题

对新建的线路，原则上应按“过电压保护设计技术规程”的规定来执行，而对一部分老旧的线路则应根据线路的先天条件，本着节约的原则采用适当的改进措施。如新建的110千伏及以上的输电线路，应全线悬挂避雷线(轻雷区除外)，且其保护角应尽量做到20°-30°。

对处于山区的输电线路，雷绕过避雷线而击于导线的概率要比平原地区的输电线路约高三倍。即相当于避雷线保护角增大8°，因此对于经过山区的输电线路应采取较小的保护角，对重要的线路应尽可能采用双避雷线，以减少绕击事故，保证线路的安全运行。

多年来的运行经验证明，输电线路如能广泛采用自动重合闸或备用电源自动投入装置，对保证不间断供电所起的作用很大。因为线路的雷击故障往往是瞬时性的，有70-80％是可以重合成功的。

二、变电所的防雷保护

对于变电所的设备应完全处于避雷针或避雷线的保护范围之内，不留任何空白点之外，最主要的问题是认真做好具有完善的进线保护。

长期的运行经验证明，进线保护段首段的管型避雷器GB，能有效地限制浸入波的幅值，并使通过母线上阀型避雷器的电流不致超过5千安。当线路断路器断开运行且带有电压时，如果未安装管型避雷器GB2，线路侧落雷时由于雷电波反射造成电压升高将使断路器的套管发生闪络。

但必须指出的是GB2的外部间隙不能过小，否则容易在断路器合闸状态下也发生动作，而产生截断振荡波，将会威胁主变压器的安全，这类事故在国内外都多次发生过，应引以为戒。对进线保护简化的农村变电站，避雷器与主变压器的距离越近越好(一般最好小于5米)。

三、配电网中的铁磁谐振过电压　

谐振按其性质不同分线性谐振、参数谐振和铁磁谐振三种。在中性点非有效接地系统中主要有基波谐振、高频谐振和分频谐振。基波谐振时两相电压同时升高，而分频谐振也是两相电压同时升高。这种情况出现时，过电压和过电流的倍数均较高，所以往往造成电压互感器烧毁和保险丝熔断，后果比较严重，此类事故十分普遍。

根据实际运行经验，铁磁谐振的发生往往是由下列激发条件所造成的：
(1)电压互感器的突然投入；(2)线路发生单相接地(包括弧光接地)；(3)系统运行方式突然改变或某些电气设备投、切；(4)系统负荷发生较大的波动；(5)电网频率波动；(6)负荷不平衡变化。

为解决上述问题，进行了大量的试验研究工作，也采取了一些有效的措施，诸如：

1．选用励磁特性好，在最高线电压下铁芯磁通不易饱和的电压互感器，也可考虑采用电容式电压互感。

2．对10-35千伏系统中性点经消弧线圈接地的高压电网，做到合理布置，正确补偿，在运行操作中避免出现孤立的电网。

3．采用分频继电器，当发生谐振时，自动将电压互感器二次开中三角经电阻短接。

4．在10千伏电压互感器二次开口三角处长期串接500瓦白炽灯泡或分频继电器。

5．将10千伏及以下高压用户电压互感器高压中性点改为不接地。

6．在电压互感器二次开口三角处加装消谐器。

7．采用零序互感器的结线方案，即将三台单电压互感器高压侧接成星形，其中性点处通过一台零序互感器再接地，而对二次开口三角处不接任何仪表，这种方法能十分有效地消除三次谐波的影响。

为了彻底解决铁磁谐振问题，最根本的应从改善电压互感器的励磁特性人手，呼吁尽快恢复生产励磁特性优良的电压互感器，为保证电力系统安全运行创造有利条件。

四、接地装置的改进和降阻剂的使用

变电所接地网存在的主要问题是：(1)主接地体截面设计偏小(有的为∮6-8M／M圆钢)；(2)没有充分考虑整个地网的均压问题；(3)设备接地引下线截面过小未经热稳定验算；(4)控制电缆金属外皮没有可靠接地(有的只有一端接地)；(5)运行年久的老变电所接地体腐蚀严重，有的已烂断。

线路杆塔接地装置存在的主要问题是：山区线路杆塔接地电阻很高，耐雷水平降低，线路跳闸率高；一般高土壤电阻率地区接地电阻亦达不到规程要求，改善尚缺乏良策。

针对以上情况，对变电所接地网进行了技术改造工作。

首先彻底检查地网现状及腐蚀的程度，并测量电位分布，针对存在问题制订出改造方案，既要使接地电阻值达到规程要求，更应使整个地网电位分布比较均匀，因此适当增设了一些均压带，为了防止控制电缆金属外皮被烧，不但连通电缆沟中所有接地线，而且在电缆沟外平行敷设一条接地带，还要求每隔4-6米与缆沟中的接地带相连一次，每台变电设备的接地引下线原来截面过小者再增加一条并与就近的地网干线相连接。

为防止接地体腐蚀，所有接地钢材要求采用热镀锌的材料。对控制电缆两端金属外皮严格要求可靠接地。改造完毕后应再作一次电位分布测量，与改造前进行对比，对有问题的局部区域可再作一些补充处理。对高土壤电阻地区还试点采用了长效化学降阻剂进行改善，也取得了初步的效果。

对线路杆塔接地装置的改善我们主要采取放射式接地体，最多延长到60米，对个别杆塔曾采用了降阻剂后，使接地电阻值达到了规程的要求。

五、慎重采用金属氧化物避雷器

众所周知，金属氧化物避雷器是七十年代发展起来的新产品，它具有保护特性好，放电容量大和残压低等优点，既能保护大气过电压，又能保护内部过电压，它必将最终取代传统的碳化硅避雷器，这是科技发展的必然趋势。

在中性点直接接地系统中(一般指电压为110千伏及以上)，推广应用无间隙金属氧化物避雷器有着非常明显的优越性，可是中性点非直接接地系统中(指不接地和消弧线圈接地)，使用金属氧化物避雷器时其运行条件就比较苛刻。

因中性点非直接接地系统允许带单相接地运行一段时间(一般为两个小时)，将使健全相的电压由相电压升高到线电压，要是发生铁磁谐振过电压，其持续时间往往达几十分钟甚至更长，过电压的倍数也较高，为了保证避雷器在运行中不发生爆炸，必须选用额定电压较主的遭雷器，这样保护效果反而差了，不然避雷器就有损坏的危险(比普通阀型避雷器发生爆炸的可能性更大一些)。

此外，金属氧化物避雷器在性能和价格上同普通阀型避雷器相比也没有明显的优越性，因此在中性点非直接接地系统中采用金属氧化物避雷器时必须十分慎重，一般只有在下列特殊情况下(诸如弱绝缘，频繁动作或需要释放较大的能量者)才可使用金属氧化物避雷器。

1、保护频繁投切的高压电动机，考虑到电动机的绝缘水平较低，需要有较好的保护特征，所以金属氧化物避雷器的额定电压应适当选得低一些。

2、保护并联电容器组，由于操作过电压下通过避雷器释放的能量比较大，金属氧化物避雷器的额定电压要适当选高一些。

3、保护SF6气体绝缘金属封闭电器(一般指35-63干伏)由于系统规模较大，发生持续时间较长的过电压机会又较多，所以金属化物避雷器的额定电压亦要适当选得高一些。

4、保护干式变压器，由于这种变压器绝缘水平相对较低，用金属氧化物避雷器保护较为理想。