摘要：本篇文章探讨了高压输电线路过电压的问题，研究了过电压发生的缘故，探讨了过电压的保护及控制并对其操作电压也进行了理论上的分析。
关键词：高压输电线；内部过电压；外部过电压；保护与控制
引言：增强高压输电线路过电压的主要问题就是保护与控制，也就是说，过电压的保护与控制不但会影响到变压器、断路器的数值，还会影响到电力系统是否可以安全可靠的运行。本文因为高压输电线路过电压的基本状况以及过电压产生的原因，重点分了高压输电线路过电压的保护与控制
1、过电压概述
电源电压超过其额定值的电压就叫做过电压
（1）输电线外部过电压。外部过电压受到外界环境的影响而产生的。外界过电压受外界影响较大，有一定的不可抗性。针对外部过电压，在施工时，一定要安装避雷针等防护设备
（2）输电线内部过电压。是由电力系统内部运行异常所导致的。电网中电磁的转变的是内部过电压的主要表现形式之一。其根本原因是电力系统内部故障或断路器开关操作不当引起的。
2、输电线路的工频电压升高
空载线路电容效应引起的电压升高、不对称短路时非故障相上的工频电压升高、甩负荷引起的发电机加速而生产的电压升高是工频过电压的主要类型。
3、线路过电压产生的原因
（1）线路空载的电容效应。特定条件下，如果线路末端处于空载状态，在电容效应的作用下，线路首末两端电压均高于电源电动势，并且末端电压高出首端电压。这时，空载电压高于电源电压。在这种情况下，有可能导致系统防护措施失去效能，变电系统及其辅助设备受到损害，甚至导致整个高压输电网受到影响。
（2） 短路故障。短路故障为高压输电网中常见故障形式，其表现为一相或多相导体接地，或者为经过负荷而接触到一起。短路电流中的不对称无序分量会使单相线路出现工频电压升高（常称为不对称效应）。系统中的不对称短路故障，在单相中接地故障中最为常见，往往引起的工频电压升高也最为严重。
4、工频过电压及其控制系统
1、空载长线的电容效应、不对称接地故障引发的正常相位的电压升高还有甩负荷等都是造成工频过电压发生的原因，它不仅与体系的构造、容量等因素有关，还与系统的各个参数、系统的运行状态有关联，其频率一定是等于或非常接近工程规定的额定频率。
2、空载线路的电容效应。若是输电线路忽然从负荷这一侧断开，那么电路就处于了开路状态下。此时，线路上，尤其是尾端，会呈现出较高的电压升高状态的情况。在系统发生并车现象以前，若是先从电源这一端投入线路时，也可能会呈现出相同的情况，这些过电压便是由空载线路的电容效应引发的。
3、不对称短路。短路的时候，健全相上呈现出工频电压会升高，这是由电流中的零序分量引起的，通常这类状态会被我们常称为不对称效应，最为常见最为严重的障碍就是以单相接地这样的故障。
4、线路甩负荷效应。甩负荷效应就是因某种缘由位于已经处于重负荷状态运行一段时间的输电线路的尾端处的断路器忽然跳闸就甩掉负荷，造成工频电压忽然升高。这个时候影响工频产生过电压的原因有四点：
（1）甩负荷这个状态发生之前，线路运送的无用功潮流的大小决定了电源的电动势的大小；
（2）电源的容量。电源的容量变得越小，电源换算出来的阻抗就变得越大，那么能呈现出来的工频过电压就表现得越高；
（3）线路长度。线路延伸得越长，充电的容性无功就会变得越大，这时的工频过电压就表现得越高；
（4）发电机组调速器等特高压输电网专用设备拥有不同程度的惰性。
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5、高压输电线路过电压的保护与控制措施
（1） 在线路中并联高压电抗器。高压电抗器并联过程中，在高压输电线的末端和地之间进行，其主要目的是无偿无功。电网类型为750 kV、500 kV、220 kV、110 kV、35 kV、10 kV 时，高压电抗器的功效主要表现在吸收充电容性无功。运行电压的调整可通过电抗器的数量来把控。并联高压电抗器对缓解操作过电压也有显著作用。当高压输电线路中断路器接连或断开元件时，断口处便会出现操作过电压，安装高压电抗器后，操作空载线路时，线路上的剩余电荷随电抗器排入地下，电路口电压上升，避免断路器发生重燃现象，从而降低操作电压。
（2） 合理使用避雷器。避雷器的选用，首要考虑其绝缘性能。阻容保护器便是其中一种，选择合适的阻容，可降低电压上升的幅度，减少其对高压输电线路及设备的损耗。据笔者经验而言，选择时应以吸收电阻：100-200 Ω/ 相功率大于等于100 w 为最合适参数。同时避雷器的选择要考虑其尺寸、重量等因素。氧化锌避雷器（或称为MOA）在正常状态下，电流通过量仅有几百微安，基于此优势，将其设计为无间隙形式。当过电压产生时，电阻片吸收的电流迅速增加，在此过程中释放过电压的能量，使高压输电系统恢复正常运转状态。
（3） 加强继电保护。为确保高压输电系统正常运转，降低过电压对整个系统的危害，可以安装接有触点的继电器。当高压输电系统出现短路时，继电器迅速将其切断，避免过电压发生。安装继电器有利于提供及时消除隐患，在运行过程中缩短过电压的时间，为后续防护工作提供先决条件。继电器主要由测量部件、逻辑运行环节、执行任务输出三个组件组成（如下图所示），既可以将测试工具与解决方案有故障的元件从电力系统中隔离，又可以检测系统运行状态，发出相应的信号，避免过电压对系统造成的不必要的损害。
（4）跳闸过电压控制。要控制跳闸过电压，必须要先控制断路器触头发生回燃现象。过电压产生的主要原因之为断路器跳闸过程中接头出现重燃，重燃现象发生后，电磁波震荡，从而产生过电压。从实践工中可知，灭弧能力与重燃几率及过电压幅度成正比，只有提高灭弧能力，才能降低重燃几率，进而从根本上降低过电压的幅度，减少对高压输电系统的危害。因此，对跳闸过电压进行有效控制，可完善断路器的配置，提高灭弧能力。同时，上文所提到的安装高压电抗器及阻容保护器，都能有效控制跳闸过电压的发生频率与幅度。
（5）合闸过电压控制。合闸是高压输电系统中常用的操作手段之一。具体分为两种形式，一种是正常运作中计划范围内的合闸，另一种是运行线路发生故障，造成单相接地，继电保护装置跳闸预警，经过一段时间之后恢复合闸。前者在合闸之前处于正常现象，但是合闸之后，电压由零经电容效应，产生合闸过电压；而后者则是由于线路故障所造成的过电压。提高灭弧能力，降低重燃几率使跳闸过电压的发生率得以控制。因此，合闸过电压便成为高压输电系统中过电压产生的主要原因。如何控制合闸过电压成为保障高压输电系统正常运转的重中之重。
降低合闸过电压可从以下两点做起；
a、采取电抗器并联的措施。在输电线路中，电容量较大的一端先于电容量较小的一端进行合闸；
b、给断路器安装合闸电阻，可以削弱合闸前线路的残余电压，并且结合避雷器，最终降低合闸过电压。
结语
随着我国电力经济的快速发展，用电需求不断增大，对高压输电线的要求也越来越高。超大容量远距离输电、超大规模互联网的安全保障是我国电力工业者面临的新挑战。故提升输电线的运送能力、是加强我们电力经济的主要途径之一。但过电压造成的危害过多，即破坏绝缘这一项就已经给国家造成了极大的损失。就此现象，我们必须对高压输电线过电压进行保护及控制。对其基础条件的过电压进行相关的钻研。
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论文作者:何国民
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/26
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