關鍵詞 ：雷電過電壓 、操作過電壓 、鐵磁諧振過電壓 、弧光接地過電壓

 3～35KV電力供電係統上，過電壓現象十分普遍 。如果沒有防範措施 ，隨時都可能發生 ，也隨時都可以發現 。過電壓將對電氣或電子裝置 ，其中的電路 ，元器件 ，造成直接破壞 ，這種破壞 ，依據其嚴重程度 ，大體可分為以下四種情況：　　①使設備 、裝置短時間工作錯亂 ；　　②造成潛故障 ，即使得電路和器件的性能下降 ，壽命縮短 ，提前失效 ；

    ③造成電路或器件的******性損壞 ；　　④導致起火 ，觸電等安全事故 。

 異常過電壓可能是外來的 ，也可能是設備 ，裝置內部自生的 。外侵過電壓的侵入途徑 ，可以通過導線 、電路傳導進入 ，也可以通過靜電感應 ，電磁感應侵入 。過電壓的出現可能是有規律的周期性的 ，但更多則是隨機的 。因此在大多數情況下 ，很難準確的把握它 。異常過電壓 ，依據其成因的不同 ，可以分為雷電過電壓 、操作過電壓 、鐵磁諧振過電壓及弧光接地過電壓 。

雷電及操作過電壓

一 、雷電過電壓形成及分類

 雷電過電壓 ，是由於電力係統的設備或建(構)築物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應而引起的過電壓 ，因其能量來自係統外部 ，故又稱為外部過電壓 。 

 雷電過電壓有兩種基本形式 ：直擊雷過電壓和感應雷過電壓 。 

1．直擊雷過電壓 

 直擊雷（direct lightning）過電壓是指雷雲直接對電氣設備或建築物放電而引起的過電壓 。強大的雷電流通過這些物體導入大地 ，從而產生破壞性極大的熱效應和機械效應 ，造成設備損壞 ，建築物破壞 。 

 圖1.1 直擊雷的放電                                            圖1.2 雷電流波形

 2．感應雷過電壓 

 所謂感應雷過電壓 ，是指當架空線附近出現對地雷擊時 ，在輸電線路上感應的雷電過電壓 。感應雷過電壓的形成過程可以用圖9.1.3來表示 ，在雷雲放電的起始階段 ，雷雲及其雷電先導通道中的電荷所形成的電場對線路發生靜電感應 ，逐漸在線路上感應出大量異號的束縛電荷Q 。由於線路導線和大地之間有對地電容C存在 ，從而在線路上建立一個雷電感應電壓U=Q/C 。當雷雲對地放電後 ，線路上的束縛電荷被釋放而形成自由電荷 ，向線路兩端衝擊流動 。這就是感應雷過電壓衝擊波 。

圖1.3感應雷過電壓的形成過程

 高壓線路上的感應過電壓 ，可高達幾十萬伏 ，低壓線路上的感應過電壓 ，也可達幾萬伏 。如果這個雷電衝擊波沿著架空線路侵入變電站或廠房內部 ，對電氣設備的危害很大 。

二、操作過電壓的產生及分類

 操作過電壓操作過電壓是指電路中的斷路器 、隔離開關 、繼電器 、可控矽開關等通斷轉接時 ，在係統電路中 、電路對地以及開關兩端所產生的過電壓 。產生操作過電壓的原因是由於線路及其中的元器件都帶有電感和電容 ，儲存在電感中磁能和儲存在電容中的靜電場能量 ，在電路狀態突變時產生能量轉換 ，過度的振蕩過程 ，由振蕩而出現過電壓 。操作過電壓的持續時間比雷擊過電壓長 ，比暫態過電壓短 ，在數百微妙到100mS之間 ，並且衰減很快 。

 常見的真空斷路器操作過電壓又可以分為截流過電壓 、多次重燃過電壓 、三相開斷過電壓 。

 1. 截流過電壓 。由於真空斷路器有良好的滅弧性能 ，當開斷小電流時 ，電弧在過零前就會熄滅 ，由於電流被突然切斷 ，其滯留於電機等電感繞組中的能量必然向繞組的雜散電容充電 ，轉變為電場能量 。對於電機和變壓器 ，特別是空載或容量較小時 ，則相當於一個大的電感 ，且回路電容量較小 ，因此會產生高的過電壓 ，特別是開斷空載變壓器時更危險 。從理論上講可以產生很高的過電壓 ，但由於觸頭和回路中有一定的電阻產生損耗以及發生擊穿 ，對過電壓值有相當的抑製作用，但這種抑製作用是有限的 ，不能消除在切斷小電流時出現的過電壓 。因此特別對感應負載在采用真空斷路器作為操作元件時 ，應加裝過電壓保護設備 。

 2.多次重燃過電壓 。多次重燃過電壓是由於弧隙發生多次重燃 ，電源多次向電機電容進行充電而產生的 。在真空斷路器切斷電流的過程中 ，觸頭的一側為工頻電源 ，另一側為LC回路充放電的振蕩電源 ，如果觸頭間的開距不夠大 ，兩個電壓疊加後就會使弧隙之間發生擊穿 ，斷路器的恢複電壓就會升高 。如果觸頭開距不夠大 ，就會發生第二次重燃 ，再滅弧 、再重燃以致發生多次重燃現象 ，多次的充放電振蕩 ，觸頭間的恢複電壓逐級升高 ，負載端的電壓也不斷升高 ，致使產生多次重燃過電壓 ，損壞電氣設備 。 

 3.三相開斷過電壓 。三相開斷過電壓是由於斷路器首先開斷相弧隙產生重燃時 ，流過該相弧隙的高頻電流引起其餘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生類似較大水平的截流現象 ，從而產生更高的操作過電壓 ，所產生的過電壓是加在相與相之間的絕緣上 。在開斷中小容量電機或輕負載情況下容易出現三相開斷過電壓 。 

三 、雷電及操作過電壓防治

 以上可以看出 ，雷電過電壓和操作過電壓產生是隨機的而且每次過電壓的波形（頻率 、幅值）都有所不同 。目前國內采取的措施有 ：

 1  、裝設金屬氧化