浅谈过电压现象
[摘要]过电压现象在日常生活中经常发生，如电力系统、变压器、电子系统中，正确的认识它的利弊具有很重要的意义。
[关键词]过电压电力系统变压器谐振
我们现在生活在一个电气化飞速发展的时代，在日常生活中会接触到很多电器设备和形形色色的电路。电在我们日常生活中有极其广泛的应用，因此安全用电就成为了一个比较突出的问题。下面就用电和电气设备中一种比较常见的过电压现象做一分析，以引起足够的重视。
通常把对绝缘有危险的电压统称为过电压。常见的过电压有如下几种：
一、电力系统中
（一）谐振过电压
电力系统中一些电感、电容元件在系统进行操作或发生故障时可形成各种振荡回路,在一定的能源作用下,会产生串联谐振现象。谐振现象是正弦稳态电路的一种特定的工作状况，它在无线电和电工技术中得到广泛的应用，但另一方面，在电力系统的某些元件上会出现严重的过电压，因此发生谐振时又有可能破坏系统的正常工作。下边做一分析。
对下图所示的R、L、C串联电路，接入交流电压，若输入电流与同相，电路呈现纯电阻特性，我们就把这种现象称为电路发生了谐振。
若电路发生谐振，则总电压与总电流同相位，谐振时，L和C大小相等，但是相位相反，因此L和C上的合成电压为零。但是要注意，虽然谐振时，L、C 合成电压为零，但L，C元件电压不为零，甚至可能很大，故串联谐振又称为电压谐振。
工程上通常用Q来描述UL、UC与UR的关系，定义为
其中Q称为品质因数，对于电力电路，Q值很大是不利的，因为Q愈大，则L（C）上电压愈高，容易击穿。
谐振过电压分为以下几种：
(1) 线性谐振过电压。谐振回路由不带铁芯的电感元件(如输电线路的电感、变压器的漏感)或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件(如消弧线圈)和系统中的电容元件所组成。
(2) 铁磁谐振过电压。谐振回路由带铁芯的电感元件(如空载变压器、电压互感器)和系统的电容元件组成。因铁芯电感元件的饱和现象，使回路的电感参数是非线性的，这种含有非线性电感元件的回路在满足一定的谐振条件时，会产生铁磁谐振。
(3) 参数谐振过电压。由电感参数作周期性变化的电感元件(如凸极发电机的同步电抗在Xd～Xq间周期变化)和系统电容元件(如空载线路)组成回路，当参数配合时，通过电感的周期性变化，不断向谐振系统输送能量，造成参数谐振过电压。
限制谐振过电压的主要措施有：
(1) 提高开关动作的同期性。由于许多谐振过电压是在非全相运行条件下引起的，提高开关动作的同期性，防止非全相运行，可以有效防止谐振过电压的发生。
(2) 在并联高压电抗器中性点加装小电抗。
(3) 破坏发电机产生自励磁的条件，防止参数谐振过电压。
(4)在中性点非直接接地的系统中，选用激磁特性较好的电磁式电压互感器或电容式电压互感器；在电磁式电压互感器的开口三角形线圈内（35kv以下系统）装设10～100欧的阻尼电阻；在10kv及以下电压的母线上，装设中性点接地的星形接线电容器组等。
（二）三相电不平衡造成的过电压
在三相电力系统中三相负载不对称或发生断相时，一或两相电压升高会超过线电压，由于绝缘都是按正常工作时的额定值选定的，因此一旦出现过电压，绝缘有可能损坏，使得系统没办法正常工作。
二、变压器的过电压
在额定电压下运行的变压器，电压幅值是一定的。如果由于某种原因，变压器的电压幅值超过了额定电压幅值，则变压器易遭受过电压。
变压器过电压的破坏方式有以下两种：
（1）击穿绕组之间、绕组与铁芯之间或绕组与油箱之间的绝缘，造成绕组短路或接地。
（2）在同一绕组内将匝与匝间或段与段间的绝缘击穿，造成匝间短路。
变压器产生过电压的原因有以下几种：
（1）大气过电压。由于雷电直击输电线路或杆塔，或者由于大气中雷雨云放电而在输电线上感应出的过电压。雷电是由空中两块不同极性的区域之间放电而产生的，通常产生于两个暴风雨云团之间或一个云团与地面之间。在放电的瞬间，会产生峰值在1000到100000安培的脉冲电流，其上升时间大约一微妙。直接雷击能量巨大，但袭击的范围通常很小，通常，大气过电压同时造成以上两种破坏。因此，在电力系统中常采用避雷器来保护变压器。
（2）操作过电压。由于变压器或线路上的断路器合、接闸所引起的过电。
（3）故障过电压。系统中发生单相短路或间歇电弧接地而产生的过电压。
无论哪种过电压，作用的时间都很短暂，仅为几十微秒。操作过电压和故障过电压的数值一般为额定相电压的2～4.5倍，而大气过电压可达额定相电压的8～12倍。2.5倍以下的过电压，变压器一般是能够承受的，超过2.5倍，无论哪种过电压都可能损坏变压器的绝缘。
防止过电压损坏变压器的方法是：在变压器中，除了应加强高压绕组对地的绝缘外，还应特别加强首端和末端附近两个匝间的绝缘，或者采用静电环和静电屏使绕组的第一匝和头几匝的电压分布均匀。对35千伏以上的变压器，还应尽量采用中性点接地系统来防止过电压造成损坏。
三、电子系统
在电子工程中，串联谐振电路长用来构成选频电路。从无线接收到的各种频率的信号都在RLC谐振电路中感应出电压，只有等于或接近谐振频率的信号产生的电流最大，电感和电容上产生的电压最高，利用这个特点可以将微弱的电信号取出，实现选频即调台的目的。
参考文献
[1]何超.电工技术基础[M].北京：高等教育出版社，2003
[2]王兆义.电工电子技术基础[M]. 北京：高等教育出版社，2003
