李莊 110kV 變電站配電系統
自該站投入運行以來，因接地故障、跳閘問題造成的系統過電壓問題十分頻
繁。經站內統計，2021 年共發生 1 起單相接地故障，造成故障停電 165 分鐘；
2022 年共發生 2 起單相接地故障、31 起開關跳閘故障，造成故障停電合計 5606
1分鐘；2023 年至 6 月 15 日前共發生 1 起單相接地故障、6 起開關跳閘故障，影
響配變數量最高達 54 臺，造成故障停電合計 1852 分鐘。因故障造成的設備損失
不計其數。
當前解決過電壓主要方法是用改良氧化鋅避雷器裝置或 RC 與氧化鋅避雷器
復合裝置，雖然降低了殘壓值，容量得以增大，但其暴露的最大問題就是氧化鋅
避雷器由于 ZnO 材料負阻特性，其避雷器長期工作時是發熱的；由于避雷器工作
時是有泄漏電流的，如果過電壓能量過大、動作頻繁、周圍溫度高都會使氧化鋅
避雷器溫度繼續升高，如此惡性循環，最終導致避雷器過流、短路、爆炸。這也
是采用氧化鋅避雷器最大的隱患。由于 ZnO 能容小，保護器頻繁動作，導致 ZnO
閥片燒壞，最終引起相間短路的重大事故發生，給企業造成了巨大的的經濟損失。
另外，RC 與氧化鋅避雷器復合裝置除 ZnO 材料負阻特性外，其自身也不能隨著
電網運行方式的不同而自動改變自身參數，其對實際限壓效果并不理想。由于
ZnO 能容小，保護器頻繁動作，導致 ZnO 閥片燒壞，最終引起相間短路的重大事
故發生，給企業造成了巨大的的經濟損失。
每一次過電壓都對電氣設備的安全運行造成直接的、嚴重的威脅，而且每發
生一次過電壓就會對電氣設備的絕緣造成一次破壞，并且這種過電壓破壞具有明
顯的累計效應，達到一定程度時，就造成電氣設備損壞，甚至造成局域電力網絡
發供電中斷或受損。為避免此類事故，提升過電壓防護裝備性能和技術水平，滿
足電網平穩、安全、可靠的運行需求，替代傳統過電壓的抑制方法，在系統內部
安裝一套集消弧、消諧及過電壓柔性抑制防護功能于一體的綜合性裝置是迫切需
求的。
鑒于系統存在上述眾多問題，對其進行改造已成當務之急。為了保護系統內
設備，解決系統過電壓帶來的眾多問題，2023 年 3 月，濟寧供電公司決定進行
過電壓治理。
二、過電壓治理改造方案：
現行的 10kV 配電網采用的是：中性點不接地的運行方式，其主變壓器二次
側為Δ形接法，沒有可以接地的中性點。這種情況下系統發生單相接地故障時，
線電壓三角形仍然保持對稱，電力系統可以持續對用戶供電 2 小時，并且電容電
流比較小（＜10A）,不會引起間歇性電弧，一些瞬時性接地故障能夠自行消失。
這對提高供電可靠性，減少停電事故是非常有效的。但是，隨著配電網規模的不
斷擴大及電纜出線的不斷增多，系統對地電容電流急劇增加，單相接地后流經故
障點的電容電流較大（＞10A），產生電弧時不易熄滅，進而容易激發鐵磁諧振
過電壓及產生間歇性弧光接地過電壓，必然導致固體絕緣累計性損傷直至破壞，
使線路跳閘，事故擴大。該項目研究的“系統過電壓柔性抑制防護裝置”，擬采
用新型納米材料制成的高能容、低殘壓非線性器件組構而成。置于配電系統各相
線與大地之間，可以完美解決上述系統過電壓相關的所有問題。