（一）雷击过电压

1.直接雷击过电压

如果雷云直接对电气设备或电力线路放电，雷电流流过这些设备时，在雷电流流通路径的阻抗（包括接地电阻）上产生冲击电压，引起过电压。这种过电压称为直接雷击过电压。直接雷击过电压大小与雷电流大小和回路上的冲击阻抗大小有关。

2.雷电反击过电压

如果雷云对电力架空线路的杆塔顶部放电，或者雷云对电力架空线路杆塔顶部的避雷线放电，这时雷电流经杆塔入地。雷电流流经杆塔入地时，在杆塔阻抗和接地装置阻抗上存在电压降。因此，杆塔顶部出现高电位，这个高电位作用于线路的导线绝缘子上，如果电压足够高，有可能被击穿，对导线放电，这种情况称为雷电反击过电压。

3.感应雷过电压

感应雷过电压，是指在电气设备（例如架空电力线路）的附近不远处发生闪电，虽然雷电没有直接击中线路，但在雷电形成过程中，由于静电感应，在导线上会感应出大量的和雷云极性相反的束缚电荷，形成感应雷过电压。另外，当巨大的雷电流在雷击点快速流动时，其周围也会感应产生很高的感应电势，也有可能产生感应雷过电压。

4.雷电侵入波过电压

架空电力线路上由于感应过电压，或直击落雷，而引起向线路两侧迅速流动的雷电波称为雷电进行波。在架空电力线路附近发生雷击时，雷云对地面物体放电，雷云电荷和地面的异种电荷互相中和，强电场瞬间消失。这时，架空电力线路上被雷云感应而集中的束缚电荷，由于失去雷云电荷的吸引，失去束缚，迅速向线路两侧流去。

雷电进行波对其前进道路上的电气设备构成威胁，因此也称为雷电侵入波。对于一般的变电所，如果有架空进出线，则必须考虑对雷电侵入波的预防。雷电侵入波对电气设备的严重威胁还在于：当雷电侵入波往前行进时，遇到处于分闸状态的线路断路器，或者到达变压器绕组尾端中性点处，则会产生波的全反射。这个反射波与侵入波叠加，极容易造成击穿事故。

（二）内部过电压

1.工频过电压

电力系统中的工频过电压一般由于电气线路空载、单相接地或三相系统中发生不对称故障引起。如中性点不接地系统或经消弧线圈接地系统中，发生单相接地故障时，其他两相的对地电压通常会升高。

又如高电压长线路空载运行时，在导线中流动的主要是对地和线间电容电流。电容电流在导线的阻抗上有电压降。由于超高压架空线路的阻抗主要是电感电抗。电容电流流经感抗后使末端电压升高，亦即通常所说的电容效应电压升高。

工频过电压的特点是持续时间可能较长，但工频过电压数值并不大，对电力系统正常绝缘的危害也不大。但是，如果在发生其他内部过电压的时候，又存在工频过电压，则过电压更为严重。

2.谐振过电压

在有电阻、电感、电容串联的电路中，当电感和电容的阻抗数值都很大，而且绝对值相等或十分接近相等时，而其综合阻抗很小，这时即使在不太高的电源电压下也会出现很大的电流。这个电流在电感、电容上产生很高的电压降。这就是串联谐振过电压。(www.daowen.com)

线性谐振过电压是指由恒定电感和电容组成的电路出现的谐振过电压。

非线性谐振过电压指的是铁磁电感与电容组成的电路中出现的过电压。带有铁心的电感其电感数值不是恒定的，因为随着磁势的变化，导磁系数也变化，因此电压、电流关系要用曲线来表示，而不能用直线表示。图8-2（b）中的曲线A就是表示电感的伏安特性关系。图8-2（a）电感L旁边有一黑线，表示电感有铁心，属于铁磁电感。由铁磁电感L与电容C组成的谐振回路，一旦发生谐振过电压，会出现电压跳跃升高，十分危险。

图8-2　铁磁谐振串联电路

（a）原理接线图；（b）伏安特性图

如图8-2（a）所示，电感L、电容C、电阻R组成串联电路。图8-2（b）中的直线B、C分别代表电容C和电阻R上的电压UC、UR随电流I的变化关系。由于电容电抗和电阻阻值大小不随电流变化，因此伏安特性都是直线关系，称为线性关系。对于电感L，由于电感电抗随励磁电流不同而变化，因此伏安特性呈饱和曲线状，也就是非线性关系，如图8-2（b）中的曲线A所示。串联电路两端电压U等于电容C、电阻R和电感L上三部分电压的相量和。其特点为在曲线A和B的交叉点，在这一点电感L和电容C上的电压数值相等，但由于电感电压UL超前电流90°，而电容电压UC滞后电流90°，因此UL、UC相量相加互相抵消，所以，这时的电源电压U等于电阻上的电压UR，对应直线C上的点3。在图8-2（b）中折线0—1—2—3—4—D代表电源电压U与电流I的关系曲线。这是一个示意曲线图，用这些曲线可分析铁磁谐振时过电压的特点。

当电源电压U＝U1时，回路电流I＝I1；当电源电压升高到U2时，回路电流增大到I2，即图8-2（b）中曲线D上的点2。当电压继续升高时，遇到曲线上凹点：2—3—4，于是电流从I2跳跃到I4，电流突然剧烈增大。在电流增大的同时，各元件上的电压也增大，其中电容上的电压UC增大最为明显。原来电容电压UC比电感上的电压UL数值小，而现在UC4＞UL4。电路中电流原来呈感性，落后电源电压某一角度，而现在突然翻转为容性，电流超前电压某一角度。出现这一现象的原因是电感L的铁芯出现饱和，感抗下降，而容抗不变，因此由原来感抗大于容抗，而现在容抗大于感抗。

可见非线性谐振即铁磁谐振，其特点是回路中电流突变，各元件上的电压突然增大，同时电流相位从感性变为容性。在电力系统中，有不少电气设备属于电磁式设备，具有铁心电感，如电力变压器、电压互感器等，因此有可能出现非线性谐振过电压。当电力系统中出现一相断线时，导线的对地电容与电压互感器线圈构成非线性谐振电路，有可能出现过电压事故。

3～66kV不接地系统或经消弧线圈接地系统中偶然脱离消弧线圈的部分，当连接有中性点接地的电磁式电压互感器，在系统中发生单相接地故障时，在故障点消除瞬间，可能激发铁磁谐振过电压。由于其谐振频率多为1/2工频，因此习惯上称作分频谐振过电压。分频谐振过电压的幅值虽不会很高，但由于持续时间较长，而且由于频率低，电压互感器的铁心严重饱和，因此常会招致电压互感器损坏和避雷器爆炸。为了防止发生分频谐振过电压事故，主要措施是对10kV供电的用户变电所要求电压互感器组采用V/V接线，这样在系统发生单相接地，健全相对地电压升高时，可避免因电压互感器铁芯饱和而引起铁磁谐振过电压。

3.操作过电压

由于电力系统中电气操作或事故，使电气设备运行状态发生改变，如停、送电时的分、合闸操作，引起相关设备的电容、电感的电、磁能量相互转换，这种电、磁场能量的相互转换可能引起系统振荡，从而产生过电压。这种过电压称为操作过电压。如果电路中的电阻较大，能起到较好的阻尼作用，则振荡时能量消耗较快，电流电压迅速衰减进入稳态，过电压消失较快。

在电力系统倒闸操作时，切、合空载长线路过电压，切、合空载变压器过电压，开断并联电容器过电压，开断感应电动机过电压等。易发生操作过电压。

反之，断路器灭弧能力特别强，在电流波形瞬时值未达到零点之前，就强行将电流截断，如果分断的又是电感性负载，例如高压电动机，或者变压器、电抗器等设备，则有可能发生截流过电压。因为电流的突然变化，电感性负载设备磁路中磁通量跟着发生突变，根据有关电磁感应的理论知识，磁通突然变化会产生很高的感应电势，从而发生过电压。由此可见，对于电感性负载设备来说，如果设备断路器的灭弧能力特别强，则有可能引发截流过电压。开断空载变压器和开断高压电动机都有可能出现强制灭弧，截流过电压功能。

空载长线路在合闸时也可能会出现过电压。这是由于在合闸时，电源电压对由线路电感、电容构成的振荡回路充电，在达到稳态之前，要经历一个高频振荡过程，从而引起过电压。

在中性点不接地系统中发生单相不稳定电弧接地时，接地点的电弧间隙性的熄灭和重燃，则在电网健全相和故障相都可能产生过电压，一般把这种过电压称为电弧接地过电压。产生电弧接地过电压的原因，是线路具有电感和对地电容，而接地故障使其对地电压发生变化，引起电场能量和磁场能量互相转换，在间隙性电弧作用下这种电磁场能量的转换产生强烈振荡，从而引起严重过电压。