真空开关和断路器凭借其分断速度快、使用寿命长、不需维护、分断能力大等优点，近年来被广泛应用到煤矿井下供电系统中，但是真空设备的应用使煤矿井下电网过电压的危害更为严重。兖州矿业（集团）公司机械制修厂和新疆能化有限公司研究了煤矿高压电网过电压的种类以及其产生的危害，并总结了几种煤矿企业常用的过电压防范措施。

⑴煤矿电网过电压产生原因分析

①截流过电压。当真空开关或其它类型的开关断开电路时，电流接近自然零点前，由于电弧不稳定，突然提前熄灭的现象称作截流，在此瞬间的电流值称作截流值，感性负荷上产生异常过电压称作截流过电压。由电流被突然截断，电感负载上产生截流过电压U=L•di/dt，过电压的高低正比于负载的电感量和单位时间内电流变化率的乘积。开断时间越短截断电流的变化率越大。过电压的震荡频率可达数千Hz，高的频率必然伴随高的过电压。灭弧介质的开关都可能发生这种现象，真空开关更容易发生截流过电压。开关分闸速度、开关触头的材料和几何形状与尺寸、灭弧室的真空度、开断电极的初始相位及开断次数和负荷特性都是影响截流过电压的因素。

②多次重燃过电压。多次重燃过电压是由于弧隙发生多次重燃，电源多次向电动机电容进行充放电产生的。真空开关有分断高频电流的能力，在高频电流过零时切断电弧，而此时触头间隙已比前次切断的增大，则在触头问恢复电压上升到更高值时产生再次击穿，并再次引起电弧重燃。这种过程可能重复若干次，在理论上该过程可以持续几毫秒，直到触头间隙增大到能承受瞬间恢复电压为止。这种重燃过电压的幅值，由于电压的多次重叠可达到很高的数值，一般在电动机起动时切断电源可达lO～15倍相电压，因而对电气设备的危害过大。

③预击穿过电压。在真空开关合闸过程中，当动触头达到某一位置时其间隙介质不能承受回路电压，以致在触头闭合前被击穿产生电弧，间隙中流过高频振荡电流，并在第一个高频电流零点时熄灭。随着触头间隙的进一步缩小，将产生第二次、第三次或更多次的击穿。预击穿过电压峰值一般不超过系统相电压峰值3倍，但频率很高，接近3MHz而且波前陡峭，每次起动时都可能出现，所以对电动机绕组绝缘的威胁很大。

④电弧接地过电压。在煤矿中性点不直接接地系统中发生单相接地故障时，如果6kV电网的接地电流大于30A，则故障处的电弧就难以自动熄灭，但又不足以形成稳定电弧，因而可能出现电弧时燃时灭的不稳定电弧，称之为间歇性电弧。间歇性电弧使电网中的电感、电容回路产生电磁振荡，从而产生遍及整个电网的电弧接地过电压。电弧接地时过电压一般小于3倍相电压。由于过电压倍数较低，故不会对变压器、电气设备及线路的正常绝缘造成危害。但是，这种电弧接地过电压一旦发生，便分布于整个电网中，若无可靠的接地（漏电）保护装置，很容易击穿电网中的绝缘薄弱处而造成异相接地短路故障。所以，必须采取措施来消除电弧接地过电压。

⑵电网过电压的危害

过电压会严重降低电气设备的绝缘水平，尤其是使用时间较长绝缘层有轻微破坏的地方很容易使绝缘失去作用，对人身和设备造成很大的危害；过电压引起的热效应会使变压器及照明设备的使用寿命大为缩短，造成不必要的经济损失；过电压产生的机械效应会对变电所母线、变压器、接线端子、接头、穿墙套管造成严重损伤；由于电网过电压引起的绝缘瓷瓶变成导体而造成瓷瓶炸裂及过电压保护器、避雷器引起的跳闸断电，会影响煤矿的安全生产。

⑶煤矿电网过电压的防范措施

①压敏电阻保护。氧化锌压敏电阻具有较理想的伏安特性（近似理想的晶体稳压管），与阀型避雷器类似，在正常工作电压下只有微安级电流，在过电压的作用下则可流过很大的电流(呈极低的电阻)。压敏电阻工作性能稳定，能连续承受操作过电压，一般能将过电压倍数限制在3倍以内。压敏电阻只能起到对过电压的限幅作用，对过电压的波形陡度降低很小。对于重要的设备有时采用相与地间接压敏电阻的同时设置相对地电容器两种保护措施。

②阻容吸收保护。阻容吸收保护器是由电容和电阻串联组成，接在电网的线间或相、地之间，改变了原回路的阻抗值，对各种过电压的发生都有一定的抑制作用。电容是一个最简单的滤波器，对过电压有吸收和降低波前陡度（充电）的作用，而串联的电阻则具有降低冲击电流的作用。只要参数选择得当，使它在高频时的阻抗大大低于电源阻抗，构成一个分压器。由于各相阻容串联支路与用电设备绕组并联，因而可有效地降低截流过电压的幅值和频率，减小预击穿过电压的波前陡度，所以特别适用于电动机的过电压保护。

③其它方法。针对电弧接地产生的过电压，电缆线路总长度是起主要作用的，其原因是电缆每相对地电容远大于架空线。运行经验表明，在线路较短时接地电流很小，单相接地电弧会迅速地自动熄灭，因而几乎不产生过电压。所以，减少线路长度、多采用架空线路、采用多台变压器单独供电以减少接地电流的数值，是消除电弧接地过电压的主要措施。煤矿6～10kV电网，当单相接地电流超过煤矿安全规程规定的20A时，广泛采用中性点经消弧线圈接地的运行方式，利用电容电流补偿原理，将单相接地电流减小到不能建弧的程度，从而消除电弧接地过电压的发生。                                           （李剑峰）