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摘要：通过高压断路器切除或合闸空载运行的输电线路，是电力系统日常运行中的常见操作。这两种操作都可能产生过电压，这对输电线路设备绝缘、断路器灭弧能力都在提出了较高的要求。这两种过电压现象又有所不同，应在输电线路设计建造和设备选配时，进行区别对待。
关键词：操作、过电压、断路器、振荡
一.切除空载输电线路过电压
（一）产生的原理
当A、B触头分离时，电弧电流在第一次经过零值时中断，线路电压刚好达到最大值Um ，电容C2上的电荷无处泄漏，使线路上维持残余电压Um 。不考虑切除电容C2的影响，母线上的电压仍按正弧规律变化，经半个工频周期后，线线侧电压变为-Um ，于是断路器触头间的电压为2 Um 。假设在这时电弧重燃，这将使电容C1、C2并联起来。然后开始了对电容C1+C2反充电到电源电压的振荡过程，振荡角频率ω=1/ ，振荡过程将在线路和母线上产生过电压。
一般情况下，C1《 C2，如果忽略C1的作用，仍设衩始电压为Um ，同时忽略线路的损耗，则可得到振荡产生的过电压峰值为3 Um 。因电流是容性的，超前电压90度，因此在达到3 Um峰值时，电流再次经过零点，电弧再次熄灭，数值为3Um的残余电压将留在电容C2上。
依次类推，断路器触头间的电弧反复周期性重燃、熄灭，断口处的过电压峰值按3Um、5Um、7Um、9Um……逐次增加，直到触头间已有足够的绝缘强度，电弧不再重燃为止。
这是按照理想状态进行分析的，实际情况电弧不一定会重燃，重燃也不一定是在电压最大值时发生，熄弧也不一定是在电流第一次过零点时发生。实际情况下，过电压值会明显小于理想峰值，但仍可能产生6至8倍额定电压值的过电压。
（二）影响的因素及对策
实测表明，切除空载输电线路产生过电压与下列因素有关：
1. 断路器的性能。 这种过电压是由电弧重燃引起的，所以和断路器的灭弧性能有很大关系。油断路器在开断小电流时，灭弧室压力很低，介质强度也低，重燃次数多，有时可达到6-7次，过电压往往就较高。而真空断路器、六氟化硫断路器等，灭弧能力大大提高，重燃的可能性被大大降低。
2. 电网中性点接地方式。在中性点有效接地系统中，各相自成独立回路，分闸过程与单相线路分闸情况一样。但在中性点非有效接地系统中，三相断路器分闸的不同期会形成瞬间的不对称电路，中性点将发生位移，相间电容会发生变化，使整个分闸过程变得较为复杂，过电压明显增高。一般情况下较中性点有效接地系统高出20%。
3. 其它接线方式的影响。当变电站母线上有其它出线时，相当于加大母线电容，电弧重燃时残余电荷迅速重新分配，改变了电压的起始值使其更接近于稳定值，因而降低于过电压。另外，当线路上装有电磁式电压互感器等电感元件时，电压升高引起的磁路饱和后阻抗降低的泄压作用，将降低线路上的残余电压，从而降低了重燃过电压。
最有效降低切除输电线路过电压的措施是改善断路器的结构，提高介质的恢复强度和灭弧能力。高压断路器发展经历了油断路器到真空断路器再到六氟化硫断路器的过程，灭弧能力大大增强，切除空载线路过电压现象大大减少。
二.空载输电线路合闸过电压
空载输电线路的合闸有两种情况，即正常合闸操作和自动重合闸，自动重合闸过电压是合闸过电压中较为严重的情况。在超高压和特高压输电线路中，这种过电压已成为确定电网绝缘水平的主要依据。
如果线路由于发生单相接地短路而跳闸，经一定时间后，自动重合闸于空载线路上，则非故障相由于合闸前存在残余电荷使电压的初始值不等于零，就可能引起更高的过电压。按最严重的情况考虑，该线路上的残余电压为-Um，而合闸时的电源电压为Um，则振荡引起的过电压峰值为3 Um。可见自动重合闸过电压比正常合闸过电压更为严重。
若考虑三相合闸的不同期、空载长线路的电容效应等因素，则出现合闸过电压的倍数可能更高。上述分析的是理想状态下的最严重情况，实际上合闸过电压的峰值要受到以下诸多偶然性因素的影响：
1. 合闸相位。合闸时电源电压的瞬时值决定于其相位，而相位是个随机量。
2. 回路损耗。线路上的电阻和高电压下产生的电晕都构成能量的损耗，从而导致振荡的衰减。
3. 残余电荷的泄放。线路上的漏电导给线路上的残余电荷提供了泄放途径。电路上接有的电感式电压互感器，其等值电感和等值电阻、线路电容构成振荡的阻尼回路，在阻尼回路中，电荷得到泄放。
在超高压系统中，为了降低线路和设备的绝缘水平，需采取措施来限制空载线路合闸过电压。主要的限制措施之一是采用带并联电阻的断路器，其接线仍和图2一样。合闸时先合上辅助触头2接通并联电阻，对回路中的振荡产生阻尼作用，经1.5-2个周期后，开始合闸第二阶段，主触头1闭合，将并联电阻短路，完成最终的合闸。主要作用于限制合闸过电压时，并联电阻通常可选择400-600Ω；主要作用于限制切除过电压时，则一般选择在3000Ω左右。
超高压系统中限制操作过电压的另一措施是利用避雷器。在操作过电压下，流过避雷器的电流小于雷电流，但持续时间长，对避雷器通流容量要求高。磁吹避雷器采用磁吹式限流间隙和高温阀片，从而提高了熄弧能力和通流容量，广泛应用于超高压电力系统中。
结束语：
综合研究输电线路操作过电压产生的原因和降低过电压的措施，有助于帮助我们确定正确的运行方式和操作模式，有利于帮助我们做好线路元件的匹配，在满足线路安全运行需要的条件下，降低线路绝缘水平，从而降低建造成本。
关键词：操作、过电压、断路器、振荡
一.切除空载输电线路过电压
（一）产生的原理
当A、B触头分离时，电弧电流在第一次经过零值时中断，线路电压刚好达到最大值Um ，电容C2上的电荷无处泄漏，使线路上维持残余电压Um 。不考虑切除电容C2的影响，母线上的电压仍按正弧规律变化，经半个工频周期后，线线侧电压变为-Um ，于是断路器触头间的电压为2 Um 。假设在这时电弧重燃，这将使电容C1、C2并联起来。然后开始了对电容C1+C2反充电到电源电压的振荡过程，振荡角频率ω=1/ ，振荡过程将在线路和母线上产生过电压。
一般情况下，C1《 C2，如果忽略C1的作用，仍设衩始电压为Um ，同时忽略线路的损耗，则可得到振荡产生的过电压峰值为3 Um 。因电流是容性的，超前电压90度，因此在达到3 Um峰值时，电流再次经过零点，电弧再次熄灭，数值为3Um的残余电压将留在电容C2上。
依次类推，断路器触头间的电弧反复周期性重燃、熄灭，断口处的过电压峰值按3Um、5Um、7Um、9Um……逐次增加，直到触头间已有足够的绝缘强度，电弧不再重燃为止。
这是按照理想状态进行分析的，实际情况电弧不一定会重燃，重燃也不一定是在电压最大值时发生，熄弧也不一定是在电流第一次过零点时发生。实际情况下，过电压值会明显小于理想峰值，但仍可能产生6至8倍额定电压值的过电压。
（二）影响的因素及对策
实测表明，切除空载输电线路产生过电压与下列因素有关：
1. 断路器的性能。 这种过电压是由电弧重燃引起的，所以和断路器的灭弧性能有很大关系。油断路器在开断小电流时，灭弧室压力很低，介质强度也低，重燃次数多，有时可达到6-7次，过电压往往就较高。而真空断路器、六氟化硫断路器等，灭弧能力大大提高，重燃的可能性被大大降低。
2. 电网中性点接地方式。在中性点有效接地系统中，各相自成独立回路，分闸过程与单相线路分闸情况一样。但在中性点非有效接地系统中，三相断路器分闸的不同期会形成瞬间的不对称电路，中性点将发生位移，相间电容会发生变化，使整个分闸过程变得较为复杂，过电压明显增高。一般情况下较中性点有效接地系统高出20%。
3. 其它接线方式的影响。当变电站母线上有其它出线时，相当于加大母线电容，电弧重燃时残余电荷迅速重新分配，改变了电压的起始值使其更接近于稳定值，因而降低于过电压。另外，当线路上装有电磁式电压互感器等电感元件时，电压升高引起的磁路饱和后阻抗降低的泄压作用，将降低线路上的残余电压，从而降低了重燃过电压。
最有效降低切除输电线路过电压的措施是改善断路器的结构，提高介质的恢复强度和灭弧能力。高压断路器发展经历了油断路器到真空断路器再到六氟化硫断路器的过程，灭弧能力大大增强，切除空载线路过电压现象大大减少。
二.空载输电线路合闸过电压
空载输电线路的合闸有两种情况，即正常合闸操作和自动重合闸，自动重合闸过电压是合闸过电压中较为严重的情况。在超高压和特高压输电线路中，这种过电压已成为确定电网绝缘水平的主要依据。
如果线路由于发生单相接地短路而跳闸，经一定时间后，自动重合闸于空载线路上，则非故障相由于合闸前存在残余电荷使电压的初始值不等于零，就可能引起更高的过电压。按最严重的情况考虑，该线路上的残余电压为-Um，而合闸时的电源电压为Um，则振荡引起的过电压峰值为3 Um。可见自动重合闸过电压比正常合闸过电压更为严重。
若考虑三相合闸的不同期、空载长线路的电容效应等因素，则出现合闸过电压的倍数可能更高。上述分析的是理想状态下的最严重情况，实际上合闸过电压的峰值要受到以下诸多偶然性因素的影响：
1. 合闸相位。合闸时电源电压的瞬时值决定于其相位，而相位是个随机量。
2. 回路损耗。线路上的电阻和高电压下产生的电晕都构成能量的损耗，从而导致振荡的衰减。
3. 残余电荷的泄放。线路上的漏电导给线路上的残余电荷提供了泄放途径。电路上接有的电感式电压互感器，其等值电感和等值电阻、线路电容构成振荡的阻尼回路，在阻尼回路中，电荷得到泄放。
在超高压系统中，为了降低线路和设备的绝缘水平，需采取措施来限制空载线路合闸过电压。主要的限制措施之一是采用带并联电阻的断路器，其接线仍和图2一样。合闸时先合上辅助触头2接通并联电阻，对回路中的振荡产生阻尼作用，经1.5-2个周期后，开始合闸第二阶段，主触头1闭合，将并联电阻短路，完成最终的合闸。主要作用于限制合闸过电压时，并联电阻通常可选择400-600Ω；主要作用于限制切除过电压时，则一般选择在3000Ω左右。
超高压系统中限制操作过电压的另一措施是利用避雷器。在操作过电压下，流过避雷器的电流小于雷电流，但持续时间长，对避雷器通流容量要求高。磁吹避雷器采用磁吹式限流间隙和高温阀片，从而提高了熄弧能力和通流容量，广泛应用于超高压电力系统中。
结束语：
综合研究输电线路操作过电压产生的原因和降低过电压的措施，有助于帮助我们确定正确的运行方式和操作模式，有利于帮助我们做好线路元件的匹配，在满足线路安全运行需要的条件下，降低线路绝缘水平，从而降低建造成本。