在变电站正常运行时，电气设备应在电网的额定电压下，但因雷击、操作、故障或参数配合不当等原因，电网系统中某些部分设备的电压可能升高，有时会大大超过设备最高持续允许运行的电压称为过电压。统计表明，过电压引起的绝缘损坏事故占到了电气事故的大部分，因此，电气设备过电压防范工作对确保电气设备安全可靠运行具有及其重要的意义。

1.电气设备过电压的分类及特征

1.1电气设备过电压的分类

电气设备的详细分类如下：

1.2大气过电压的危害及特征

雷云放电引起而产生的对电气设备绝缘有危害的电压升高称大气过电压，包括直击雷过电压、感应雷过电压和侵入雷电波过电压。它的危害性是相当大的，尤其对电气设备的危害性就更大了，当电力系统遭到雷击时，有可能造成电气设备的绝缘破坏，绝缘子发生闪络或碎裂，进一步引起短路接地故障而使电力系统发生长时间停电事故。

1.2.1直击雷过电压

直击雷过电压是指雷电直接作用于电气设备而产生的过电压。直击雷雷电的主要特点是电压高、电流大、释放能量的时间短，是任何绝缘都无法承受的，会给系统设备造成巨大的破坏，因而它产生的破坏性更大。

1.2.2感应雷过电压

雷电直接作用于大地上其他目标后，在电气设备上感应而产生的过电压叫感应雷过电压。感应过电压一般不超过500kv，对35kv及以下系统会引起一定的闪络事故，而对110kv及以上的系统一般不会引起闪络事故。它的幅值偶尔会达到500-600kv，足以使60-80cm的空气间隙发生放电，所以感应过电压对35kv及以下电压等级的送电线路是有危害的，应该引起足够的重视。

1.2.3浸入雷电波过电压

侵入雷电波过电压是指线路的导线上受到雷电直击或产生感应时，电磁波沿着导线以光速向变电站传递，从而使变电站的电气设备上发生过电压现象。

1.3内部过电压的危害及特征

由于操作、事故或其他原因，引起电力系统的状态发生突然变化，出现从一种稳态转变为另一种稳态的过程中可能产生对系统有威胁的过电压叫做内部过电压，包括工频过电压、操作过电压、谐振过电压。内部过电压能引起绝缘弱点的闪络，造成电气设备绝缘发生损坏，甚至烧毁引发严重的电气事故。

1.3.1工频过电压

空载长线路电容效应及电网运行方式的突然改变引起，一般对设备绝缘危险性不大，但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用;在单相或两相不对称接地时，非故障相的电压一般将会升高，其中单相接地时非故障相的电压可达较高值;在输电线路传输重负荷时，线路末端断路器突然跳闸甩负荷，也将造成工频电压升高。

1.3.2谐振过电压

电网内各设备的构成元件都有电感，电容从而组成了极为复杂的振荡回路，正常运行时一般不发生振荡现象，受到激发后，在电网某一部分造成过电压，直至谐振条件遭到破坏，如电网接地方式改变等。谐振过电压一旦发生，其表现为单相、两相或三相对地电压由6.3kv升高为7.3-7.8kv，并伴有低频摆动，出现“虚幻接地”现象，保护发出不正确的接地指示，现场检查往往发现接地母线的电压互感器出现过电流，发出异常声音。致使电气设备绝缘损坏，产生过电流而烧毁设备，而且还会影响过电压保护装置的工作条件造成保护误动。

1.3.3操作过电压

由于操作、故障或其他原因，系统参数突然变化，电力系统由一种稳定状态转变为另一种稳定状态，在此过程中系统本身的电磁能量振荡而产生的过电压。操作过电压的持续时间约在250-2500us之间，其幅值一般不超过4倍线电压。

2.案例

2.1110Kv大佛寺变电站2016年7月14日，雷雨天气，1号主变运行，10Kv单母分段并联运行，三条电缆出线(出线1号杆未装设避雷器)，因雷击过电压使1号主变10Kv侧101开关柜内一相避雷器击穿接地短路造成1号主变差动保护动作，三侧开关跳闸。

2.2110Kv大佛变电站2016年8月6日，雷雨大风天气，1、2号主变并列运行，10Kv单母分段并联运行，五条出线运行，1号电容器运行，因191大芋线单相接地产生谐振过电压，191大芋线开关爆炸造成开关柜内短路，10Kv100母联开关和1号主变低压侧101开关跳闸。

2.3110Kv彬州变电站110Kv双母运行，1115彬早I运行于I母，1116彬早II热备用于II母，2012年12月4日在剧烈的爆炸声和一片火光中1116彬早II开关三相爆炸。系统故障引发振荡，造成线路末端电压过高，而发生的设备事故。

2.4在2013年8月5日，110Kv1143大化线路因雷雨天气遭雷击后，该线路两侧开关跳闸退出运行，因地电咸阳北部电网普遍采用单回链式接线，致使该线路所带运行的四座110Kv变电站失压，造成大面积停电。

2.5110Kv旬邑太村变电站2015年7月24日15时14分因10Kv系统接地，15时19分10kV 电压互感器爆炸，1号主变低后备动作101开关跳闸。

3.电气设备过电压的防范

3.1避雷针的保护作用

避雷针设计高度都高于变电站的电气设备及建筑物好几倍，因此高耸的避雷针在雷云放电时首先改变了雷电电击的发展方向，将雷电波吸引到避雷针自身而接入大地，有效地防止了直击雷。

3.2避雷器的保护作用

当雷电波入侵，先经过避雷器间隙放电消幅至被保护设备绝缘水平以下，使被保护设备不致被雷电击穿损坏。在变压器中低压侧近端加装一组避雷器以及断路器必须装设避雷器或放电间隙外，对线路本身主要应适当提高其绝缘水平。运行中应加强避雷器设施的维护与保养，定期检修，做到设备完好使其充分发挥作用。两条110kV线路进入变电站，一条线路开关运行，另一条线路开关热备用，必须在备用开关的线刀闸线侧装设避雷器，如果两条线路互为备用电源，都必须在线刀闸线路侧装设避雷器。主要功能是引雷、泄流、限幅、均压。

3.3金属氧化物避雷器的特点

具有优良的元件性能，目前逐渐推广使用带串联间隙的金属氧化物避雷器。运行时利用间隙将阀片与工频电压隔离。

3.4断路器性能的影响

提高断路器的灭弧能力是降低或消除切断空载线路过电压的直接有效措施，目前电力系统中多采用灭弧能力较强的真空断路器。为了防止拉合开关时的截流效应产生过电压危及回路中的设备，在断路器的负荷侧三相一般都配装金属氧化锌避雷器。提高断路器动作的同期性，可以有效防止谐振过电压的发生。

3.5中性点接地方式的影响

中性点不接地方式是我国35kv及以下配电网系统采用得比较多的一种方式。这种接地方式不需任何附加设备，只要装设绝缘监察装置，以便发现单相接地故障后能迅速处理，避免单相故障长期存在发展为相间短路故障。但在设计时要力求避开铁磁谐振条件，减少线路不对称开断的可能性，使用激磁性较好的压变，在压变开口三角绕组串入消谐电阻、消谐器、TV高压中性点增设电阻或单只TV等选择合适的运行和操作方式等一系列方法来避免铁磁谐振的发生。

总之，变电站电气设备的过电压及防范是一个复杂的系统性问题。因此作为一名变电运行人员，在设备、接线方式及电压等级等已定的情况下，应对系统可能产生的过电压要有充分的认识和考虑，正确迅速的进行故障处理和操作，尽量避免消除各种过电压现象的发生。日常对设备加强巡视、检查、维护、消缺，做好绝缘监督预试工作，尤其对过电压保护装置性能的定期检测，使电气设备保持良好的绝缘性能，确保电气设备的安全可靠稳定运行。(文/秦芳玲)