1.目的及意义

操作过电压是在电力系统中由于操作所引起的一类过电压。这里所称的操作，包括正常的操作如空载线路的合闸与分闸等，还包括非正常的故障，如线路通过间歇性电弧接地。操作过电压是内部过电压中的一类。产生操作过电压的原因是：在电力系统中存在储能元件的电感与电容，当正常操作或故障时，电路状态发生了改变，由此引起了振荡的过渡过程，这样就有可能在系统中出现超过正常工作电压的过电压，这就是操作过电压。在振荡的过渡过程中，电感的磁场能量与电容的电场能量互相转换。在某一瞬间储存于电感中的磁场能量会转变为电容中的电场能量，由此在系统中就出现数倍于系统电压的操作过电压^[1]。本文对切除空载线路产生过电压的原因和防护方法等方面进行了概览与总结。通过查阅大量的现有文献资料，先从切除空载线路所引起过电压的物理过程进行分析，再由变压器T型、π型等值电路电缆模型入手阐述。通过在此文中讨论切除空载线路引起过电压的仿真方式，反映此方面文献的匮乏。本文全面综述了国内外切除空载线路电缆引发过电压造成的危害评估现状以及存在的不足，并对今后这种危害评估的更广泛更深入的应用前景进行了展望。

操作过电压有如下特点：(1)持续时间比较短。(2)由于电感中磁场能量与电容中电场能量都来源于系统本身，所以操作过电压幅值与系统相电压幅值有一定倍数关系。(3)操作过电压的幅值与系统的各种因素有关，且具有强烈的统计性。(4)各类操作过电压依据系统的电压等级不同，显示的重要性也不同。

(5)操作过电压是决定电力系统绝缘水平的依据之一^[1]。切除空载线路是电网中常见操作之一，这时引起的操作过电压幅值大，持续时间也较长，在实际电网中，常可遇到切空载线路过电压引起阀式避雷器爆炸、断路器损坏、套管或线路绝缘子闪络等情况。在没有进一步探究这种过电压的发展机理之前，许多人对能够切断巨大短路电流的断路器反而不能无重燃地切断一条空载的电力线路感到难以理解。^[2]随着电力系统的迅速发展,电网已经进入了超高压、大容量、远距离输电的时代,操作过电压的研究是与电力系统的发展紧密联系在一起的，对操作过电压的研究越来越受到人们的重视。如何限制高压线路中操作过电压倍数，是发展高压输电网所要解决的问题。

1.1切除空载线路引发过电压的原因

采用分部参数等值电路和行波理论来分析这种过电压的发展机理。设被切除的空载线路的长度为，波阻抗为，电容容量足够大，工作相电压的幅值为。

如图1（a）所示，当断路器QF闭合时，流过的电流将是空载线的充电（电容）电流，它比电压超前90°，如图1（b）所示。当断路器在任何瞬间拉闸时，其触头间的电弧总是要到电流过零点附近才能熄灭，这时电源电压正好处于幅值的附近，触头间的电弧熄灭后，线路对地电容上将保留一定的剩余电荷，如忽略泄露，导线对地电压将保持等于电源电压的幅值。

设第一次熄弧（取这一瞬间为时间起算点t=0）发生在的瞬间，因而熄弧后全线对地电压将保持“”值，如图2（a）所示，此时全线均无电流（i=0）。

当（T为正弦电源电压的周期）时，电源电压已变为，因而作用在触头间的电位差将达到2，虽然触头间隙的电气强度在这段时间内已有所恢复，但仍有可能在这一电位差下被击穿而出现电弧重燃现象，这样一来，线路又与电源连了起来，其对地电压将由“”变成此时的电源电压，这相当于一个幅值为的电压波和相应的电流波从线路首端向末端传播，所到之处电压将变为，电流将由零变为，如图2（b）所示。

当上述幅值为的电压波传到线路的开路末端时（此时），将发生全反射而造成的对地电压；与此相反，电流波将发生负的全反射，所以反射波所到之处，合成电流i=0，如图2（c）所示。当这个反射波到达线路首端时（），触头间的电流将反向，因而必然有一过零点，电弧再次熄灭。