操作过电压的介绍以及对浪涌保护器可能造成的影响。

2022-07-06 · 阅读285

1、前言

操作冲击产生的过电压、电流及其持续时间通常比雷电冲击产生的电压、电流及持续时间低。然而，在某些情况下，特别是在建筑物内部或接近操作过电压起始处，操作冲击产生的电应力将会高于雷电冲击产生的电应力。

必须知道操作冲击产生的能量，以便选择合适的SPD浪涌保护器。

包括故障和熔断器瞬态动作在内的操作持续时间比雷电冲击持续时间更长。

通常在一个电气装置内任何开关动作、故障开始、中断等，总会伴随着暂时过电压的产生。在一个系统中发生的突变将会引起高频阻尼振荡(由网络的谐振频率决定)，直到系统再次稳定到一个新的状态。

操作过电压的幅值取决于许多参数，如回路类型、操作种类(关、开、重燃)、负载、断路器或熔断器。

操作产生的振荡频率由系统特性和谐振特性决定，在这种情况下，可能引起很高的过电压。通常，操作与系统工频发生谐振的可能性很小，然而，如果系统开关频率特性接近系统中一个或多个谐振频率，将会发生瞬态谐振。

2、综述

操作电涌的典型波形取决于低压装置的响应。在大多数情况下，会产生鸣震波，其频率通常为每微秒几十万赫兹。上升最大速率为每微秒几千伏。电涌持续时间范围较大。如果由熔断器动作引起的操作过电压被排除，典型的持续时间(到半峰值)从1μs~50μs。

统计显示，产生高幅值和持续时间很长(大于100μs)的电涌的可能性较低。

3、断路器和开关操作引起的过电压

断路器和开关广泛用于每个电气装置和控制设备中，以便在过载或短路情况下断开电气设备或由开关控制设备动作来对电气设备进行保护和控制。开关操作的频率依其使用的场合而定，在工业上其使用频率较高，在家庭中其使用频率相对较低。

阻性负载的操作电流是在电气设备的额定电流范围内。而对于使用开关模式进行供电的设备，设备的操作电流高于额定电流。因此，如对于一个功率为100W的电视机，其额定电流为0.4A，而涌入的电流约为20A，高达50倍。

无论对于手动开关或电动开关，每次操作过程中都会产生电弧。由于电感和电容相互作用使电压发生改变，从而引起高频振荡。该振荡会使线路之间以及线路与地之间的电压改变，电气设备绝缘总电压由导体部分和其他回路承担。与经由公共配电网进人用户的过电压相比，由用户装置开关操作引起的过电压不经过衰减，其瞬态幅值反而会更高一些。

①在用户室内的断路器和开关操作

与合闸相比，分闸会产生更高幅值的电压。在分闸时，在负载侧比在线路侧有更高的电涌幅值。无论如何，这点对于设备的设计，尤其是绝缘方面的设计是个关键的问题。如果有与其并联的设备，该设备也将承受电应力。由于线路侧与整个系统及其他设备相联，故与负载侧相比，线路侧的过电压更应考虑。

②在供电系统(LV和HV)中断路器和开关的操作

在每一个供电系统中，电气设备上都能观察到瞬态过电压。在地下供电系统中，几乎所有的瞬态过电压都是机械操作引起的。

在高压和低压装置中，具有电感性的设备，如变压器、阻抗线圈、接触器线圈和继电器等与电源并联，设备的操作都会引起振荡，产生高达几千伏的过电压。因为有线路的自感，这种情况也存在于纵向电感线圈中，例如，导体线圈和纵向阻抗线圈中，或系统自身的开断中。

在电源侧，操作过电压由开关操作、旋转电机的刷状电弧、电机或变压器负载突然下降以及功率因数补偿电容器组的操作引起。

在极少数情况下，这种过电压的频率和能量比雷电过电压在低压装置上的频率和能量要高。

低压电源操作引起的瞬态过电压，幅值可能达到数千伏。低压系统操作时，一定条件下，过电压最大值可以被限制，可通过电源系统安装保护电器来限制过电压，预期最大幅值为6kV的电压，一般不超过低压用户内部装置耐受值。

与操作过电压对应的另一些现象是高压供电系统发生短路和接地故障。接地故障可以在无故障导线上引起线一地过电压，范围在线电压之间。而且，同时也产生瞬态过电压，这种瞬态过电压会从高压电源侧传递到低压电源侧。

③熔断器动作(限流熔断器) 

熔断器广泛被用于配电系统和电力装置，用来保护过流并断开短路回路。

例如，如果熔断器动作，配电系统断开一个短路的回路，该动作产生近似于三角波的一个过电压，频率相对较低。过电压发生在系统的线线间，也可能出现在线和保护地线之间，取决于接地的中性导体，或者取决于一个IT系统，或者取决于接地电容。

因此，该过电压也作用于裸露导电部件绝缘和其他回路。当然，相对于由动作电流开断引起的过电压，这种过电压很少发生。过电压通过母线也会传输到同一配电系统的其他用电设备中。

和开关动作引起的其他电涌相比，熔断器动作引起电涌的概率较少。但此时断开短路的回路，可能产生强烈的电涌，影响因素主要有短路电流的上升率、熔断器的额定电流及特性、回路的电感。

由安装在靠近母线排的熔断器断开配电系统馈线的短路是非常重要的，因为由熔断器动作产生的过电压会影响到与同一母线排相连的其他一些用电设备。

实际的统计情况表明，在低压公共供电系统中，发生此种故障是非常少见的。然而，当考虑工业配电系统时，这种类型的故障具有一定的代表性，发生此种短路并非少见。

总结：以上就是关于操作过电压的介绍，在实际的浪涌保护器选型中，操作过电压的因素相对很少考虑进去，其对浪涌保护器的影响相对也不算大，相关防雷验收标准也没有详细介绍，所以目前主流还是按国标GB50057等配置一二三级浪涌保护器即可。

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