第九章內(nèi)部過(guò)電壓

1、內(nèi)部過(guò)電壓的產(chǎn)生根源在電力系統(tǒng)內(nèi)部，通常都是由系統(tǒng)內(nèi)部電磁能量的積聚和轉(zhuǎn)換而引起。第九章 內(nèi)部過(guò)電壓分類圖解如下：工頻電壓升高，雖然其幅值不大，本身不會(huì)對(duì)絕緣構(gòu)成威脅，但其他內(nèi)部過(guò)電壓是在它的基礎(chǔ)上發(fā)展的，所以仍需加以限制和降低。操作過(guò)電壓所指的操作應(yīng)理解為“電網(wǎng)參數(shù)的突變”，這一類過(guò)電壓的幅值較大，可采用限壓保護(hù)裝置和其他技術(shù)措施來(lái)加以限制。諧振過(guò)電壓的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，而現(xiàn)有的限壓保護(hù)裝置的通流能力和熱容量都很有限，無(wú)法防護(hù)諧振過(guò)電壓。一般在選擇電力系統(tǒng)的絕緣水平時(shí)，要求各種絕緣均能可靠地耐受尚有可能出現(xiàn)的諧振過(guò)電壓的作用，而不再專門設(shè)置限壓保護(hù)措施。nUkU32 分析內(nèi)部的過(guò)電壓的發(fā)展過(guò)程，

2、可以采用分布參數(shù)等值電路及行波理論，也可采用集中參數(shù)等值電路暫態(tài)計(jì)算的方法。U內(nèi)部過(guò)電壓的能量來(lái)自電網(wǎng)本身，它的幅值大小與電網(wǎng)的工作電壓有一定的比例關(guān)系，用工作電壓的倍數(shù)來(lái)表示。其基準(zhǔn)值通常取電網(wǎng)的最大工作相電壓幅值 Un系統(tǒng)額定電壓有效值，kVk 容許電壓偏移系數(shù)第一節(jié) 空載線路的分閘過(guò)電壓發(fā)展過(guò)程 影響因素和降壓措施 切除空載線路時(shí)引起的操作過(guò)電壓幅值大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，是按操作過(guò)電壓選擇絕緣水平的重要因素之一。一、發(fā)展過(guò)程采用分布參數(shù)等值電路和行波理論來(lái)分析設(shè)被切除的空載線路的長(zhǎng)度為 ，波阻抗為Z，電源容量足夠大，工作相電壓u的幅值為 。lU如圖9-1（a）所示，當(dāng)斷路器QF閉合時(shí)，流過(guò)的電

3、流將是空載線的充電（電容）流 ，它比電壓u超前90，如圖9-1（b）所示。當(dāng)斷路器在任何瞬間拉閘時(shí)，其觸頭間的電弧總是要到電流過(guò)零點(diǎn)附近才能熄滅，這時(shí)電源電壓正好處于幅值 的附近，觸頭間的電弧熄滅后，線路對(duì)地電容上將保留一定的剩余電荷，如忽略泄漏，導(dǎo)線對(duì)地電壓將保持等于電源電壓的幅值。ciU切空線時(shí)電壓沿線分布如圖9-2所示。二、影響因素和降壓措施影響過(guò)電壓的最大值的因素：1)中性點(diǎn)接地方式；2)斷路器的性能；3)母線上的出線數(shù)；4)在斷路器外側(cè)是否接有電磁式電壓互感器。切空線過(guò)電壓在220kV及以下高電壓線路絕緣水平的選擇中有重要的影響，消除或降低這種操作過(guò)電壓采取的措施如下：(一)采用不重

4、燃斷路器(二)加裝并聯(lián)分匝電阻 降低觸頭間的恢復(fù)電壓、避免重燃。(三)利用避雷器來(lái)保護(hù) ZnO或磁吹避雷器安裝在線路首端和末端，能有效地限制這種過(guò)電壓的幅值。小 結(jié)采用分布參數(shù)等值電路和行波理論來(lái)分析切斷空載線路過(guò)電壓的發(fā)展機(jī)理。 切空線過(guò)電壓在220kV及以下高壓線路絕緣水平的選擇中有重要的影響，采取措施消除或降低這種操作過(guò)電壓有重大的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)意義。主要措施如下：1）采用不重燃斷路器 2）加裝并聯(lián)分閘電阻 3）利用避雷器來(lái)保護(hù)。第二節(jié) 空載線路的合閘過(guò)電壓發(fā)展過(guò)程 影響因素和限制措施 合閘過(guò)電壓在超高壓系統(tǒng)的絕緣配合中，上升為主要矛盾，成為選擇超高壓系統(tǒng)絕緣水平的決定性因素。 空載線的合閘

5、分為兩種情況，即正常合閘和自動(dòng)重合閘。這時(shí)出現(xiàn)的操作過(guò)電壓稱為合空線過(guò)電壓或合閘過(guò)電壓，重合閘過(guò)電壓是合閘過(guò)電壓中最嚴(yán)重的一種。一、發(fā)展過(guò)程用集中參數(shù)等值電路暫態(tài)計(jì)算的方法來(lái)分析。在正常合閘時(shí)，若斷路器的三相完全同步動(dòng)作，則按單相電路進(jìn)行分相研究，可得到圖9-6（a）所示的等值電路。在做定性分析時(shí)，還可忽略電源合線路電阻的作用，這樣就可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化成圖9-6（b）所示的簡(jiǎn)單振蕩回路。圖9-6（b）的回路方程為)(tuuddLcti考慮最不利的情況，即在電源電壓正好經(jīng)過(guò)幅值 時(shí)合閘。U可得tBtAUuc00cossin 振蕩回路的自振角頻率 A、B 積分常數(shù)0當(dāng) 時(shí)， 達(dá)到最大值，即：0tcuU

6、UC2實(shí)際上，回路存在電阻與能量損耗，振蕩將是衰減的，通常以衰減系數(shù) 來(lái)表示?？傻?cos1 (0teUutc其波形見(jiàn)下圖，最大值 將略小于CUU2電源電壓并非直流電壓 ，而是工頻交流電壓 ，這時(shí)的 表達(dá)式將為U)(tu)(tuc)cos(cos0tetUutc其波形如下圖所示如果按分布參數(shù)等值電路中的波過(guò)程來(lái)處理，設(shè)合閘也發(fā)生在電源電壓等于幅值 的瞬間，且忽略電阻與能量損耗，則沿線傳播到末端的電壓波 將在開(kāi)路末端發(fā)生全反射，使電壓增大為 ，這與按集中參數(shù)等值電路計(jì)算的結(jié)果是一致的。UUU2以上是正常合閘的情況，空載線路上沒(méi)有殘余電荷，初始電壓 。如果是自動(dòng)重合閘的情況，那么條件將更為不利，主

7、要原因在于這時(shí)線路上有一定殘余電荷和初始電壓，重合閘時(shí)振蕩將更加激烈。0)0(cu 如果采用的是單相自動(dòng)重合閘，只切除故障相，而健全相不與電源電壓相脫離，那么當(dāng)故障相重合閘時(shí)，因該相導(dǎo)線上不存在殘余電荷和初始電壓，就不會(huì)出現(xiàn)高幅值重合閘過(guò)電壓。 在合閘過(guò)電壓中，以三相重合閘的情況最為嚴(yán)重，其過(guò)電壓理論幅值可達(dá) 。 U3二、影響因素和降壓措施 以上對(duì)合閘過(guò)電壓的分析也是考慮最嚴(yán)重的條件、最不利的情況。實(shí)際出現(xiàn)的過(guò)電壓幅值會(huì)受到一系列因素的影響，最主要的有：U1)合閘相位 如果合閘不是在電源電壓接近幅值 時(shí)發(fā)生，出現(xiàn)的合閘過(guò)電壓自然就較低了。 2)線路損耗 線路損耗能減弱振蕩，從而降低過(guò)電壓。 3

8、)線路殘余電壓的變化 合閘過(guò)電壓的限制、降低措施主要有（一）裝設(shè)并聯(lián)合閘電阻 （二）同電位合閘 （三）利用避雷器來(lái)保護(hù)小 結(jié)正常合閘時(shí)，最不利的情況，電源電壓正好經(jīng)過(guò)幅值 時(shí)合閘，沿線傳播到末端的電壓波 將在開(kāi)路末端發(fā)生全反射，使電壓增大為 。 如果是自動(dòng)重合閘的情況，由于線路上有一定殘余電荷和初始電壓，重合閘時(shí)振蕩將更加激烈。 在合閘過(guò)電壓中，以三相重合閘的情況最為嚴(yán)重，其過(guò)電壓理論幅值可達(dá) 。UUU2U3影響過(guò)電壓幅值的主要因素有：合閘相位、線路損耗和線路殘余電壓的變化。 限制、降低合閘過(guò)電壓的措施主要有：裝設(shè)并聯(lián)合閘電阻、同電位合閘和利用避雷器保護(hù)。第三節(jié) 切除空載變壓器過(guò)電壓發(fā)展過(guò)程

9、影響因素與限制措施 產(chǎn)生這種過(guò)電壓的原因是流過(guò)電感的電流在到達(dá)自然零值之前就被斷路器強(qiáng)行切斷，從而迫使儲(chǔ)存在電感中的磁場(chǎng)能量轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能量而導(dǎo)致電壓的升高。 空載變壓器在正常運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)為一激磁電感。切除空載變壓器就是開(kāi)斷一個(gè)小容量電感負(fù)荷，會(huì)在變壓器和斷路器上出現(xiàn)很高的過(guò)電壓。在開(kāi)斷并聯(lián)電抗器、消弧線圈等電感元件時(shí)，也會(huì)引起類似的過(guò)電壓。 一、發(fā)展過(guò)程 實(shí)驗(yàn)研究表明：在切斷100A以上的交流電流時(shí)，開(kāi)關(guān)觸頭間的電弧通常都是在工頻電流自然過(guò)零時(shí)熄滅的；但當(dāng)被切斷的電流較小時(shí)（空載變壓器的激磁電流很小，一般只是額定電流的0.55，約數(shù)安到數(shù)十安），電弧往往提前熄滅，亦即電流會(huì)在過(guò)零之前就被強(qiáng)行切斷

10、（截流現(xiàn)象）。 可用圖9-10所示的簡(jiǎn)化等值電路來(lái)說(shuō)明這種過(guò)電壓的發(fā)展過(guò)程。圖中 為變壓器的激磁電感， 為變壓器繞組及連接線的對(duì)地電容。TLTC 假如電流 是在其自然過(guò)零時(shí)被切斷的，電容 和電感 上的電壓正好等于電源電壓u的幅值 。 被切斷后的情況是電容 上的電荷通過(guò)電感 作振蕩性放電，并逐漸衰減至零（因?yàn)榇嬖阼F心損耗和電阻損耗），可見(jiàn)這樣的拉閘不會(huì)引起大于 的過(guò)電壓。LiTCTLUTCTLULi 如果電流 在自然過(guò)零之前就被提前切斷，設(shè)此時(shí) 的瞬時(shí)值為 ， 的瞬時(shí)值為 ，則切斷瞬間在電感和電容中所儲(chǔ)存的能量分別為L(zhǎng)iLi0Icu0U2021ILWTL2021UCWTC 此后即在 、 構(gòu)成的振

11、蕩回路中發(fā)生電磁振蕩，在某一瞬間，全部電磁能量均變?yōu)殡妶?chǎng)能量，這時(shí)電容 上出現(xiàn)最大電壓TLTCTCmaxU2020maxUICLUTT若略去截流瞬間電容上所儲(chǔ)存的能量 ， 則2021UCT020maxIZICLUTTT式中 變壓器的特性阻抗TTTCLZ 截流現(xiàn)象通常發(fā)生在電流曲線的下降部分，設(shè) 為正值，則相應(yīng)的 必為負(fù)值。當(dāng)開(kāi)關(guān)中突然滅弧時(shí)， 中的電流 不能突變，將繼續(xù)向 充電，使電容上的電壓從“ ”向更大的負(fù)值方向增大，如圖9-11所示。0I0UTLLiTC0U 以上介紹的是理想化了的切除空載變壓器過(guò)電壓的發(fā)展過(guò)程，實(shí)際過(guò)程往往要復(fù)雜得多，斷路器觸頭間會(huì)發(fā)生多次電弧重燃，不過(guò)與切空線時(shí)相反，

12、這時(shí)電弧重燃將使電感中的儲(chǔ)能越來(lái)越小，從而使過(guò)電壓幅值變小。二、影響因素和限制措施 主要影響因素： (一)斷路器性能 滅弧能力越強(qiáng)的斷路器，其對(duì)應(yīng)的切空變過(guò)電壓最大值越大。 (二)變壓器特性 優(yōu)質(zhì)導(dǎo)磁材料應(yīng)用日益廣泛，變壓器的激磁電流減小很多 變壓器繞組改用糾結(jié)式繞法以及增加靜電屏蔽等措施，使過(guò)電壓有所降低。小 結(jié)在切斷100A以上的交流電流時(shí)，開(kāi)關(guān)觸頭間的電弧通常都是在工頻電流自然過(guò)零時(shí)熄滅的；但當(dāng)被切斷的電流較小時(shí)，電弧往往提前熄滅，亦即電流會(huì)在過(guò)零之前就被強(qiáng)行切斷（截流現(xiàn)象）。 電容 上出現(xiàn)的最大電壓 影響切除空載變壓器過(guò)電壓的因素主要有：斷路器性能和變壓器特性。TC2020maxUIC

13、LUTT第四節(jié) 電弧接地過(guò)電壓發(fā)展過(guò)程 防護(hù)措施 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中的單相接地電流(電容電流)較大，接地點(diǎn)電弧將不能自熄，而以斷續(xù)電弧的形式存在，就會(huì)產(chǎn)生另一種嚴(yán)重的操作過(guò)電壓斷續(xù)電弧接地過(guò)電壓 一、發(fā)展過(guò)程這種過(guò)電壓的發(fā)展過(guò)程和幅值大小都與熄弧的時(shí)間有關(guān)。存在兩種熄弧時(shí)間： 電弧在過(guò)渡過(guò)程中的高頻振蕩電流過(guò)零時(shí)即可熄滅 電弧要等到工頻電流過(guò)零時(shí)才能熄滅 下面以工頻電流過(guò)零時(shí)熄弧的情況來(lái)說(shuō)明這種過(guò)電壓的發(fā)展機(jī)理： 作如下簡(jiǎn)化：1）略去線間電容的影響；2）設(shè)各相導(dǎo)線的對(duì)地電容均相等，即C1=C2=C3=C。就可得如圖9-12(a)所示的等值電路。nU 設(shè)接地故障發(fā)生于A相，而且是正當(dāng) 經(jīng)過(guò)正幅值

14、 時(shí)發(fā)生，這樣A相導(dǎo)線的電位立即變?yōu)榱?，中性點(diǎn)電位 由零升至相電壓，即 ，B、C兩相的對(duì)地電壓都升高到線電壓 、 。 AUNUANUUBAUCAUU 流過(guò)C2和C3的電流 和 分別較 和 超前90，其幅值為2I3IBAUCAUCUII332因?yàn)?與 在相位上相差60，所以故障點(diǎn)的電流幅值為2I3IlUCUIInC332由此可知:1)流過(guò)故障點(diǎn)的電流是線路對(duì)地電容所引起的電容電流2）故障電流的大小與電網(wǎng)額定電壓和線路總長(zhǎng)度成正比 電網(wǎng)的額定電壓 線路總長(zhǎng)度 每相導(dǎo)線的對(duì)地電容 單位長(zhǎng)度的對(duì)地電容nUl0CC 如以u(píng)A，uB，uC代表三相電源電壓；以u(píng)1，u2，u3代表三相導(dǎo)線的對(duì)地電壓，即C1、

15、C2、C3上的電壓，則通過(guò)分析可得如下圖所示的過(guò)電壓發(fā)展過(guò)程。 按工頻電流過(guò)零時(shí)熄弧的理論所作的分析結(jié)論是：1）兩健全相的最大過(guò)電壓倍數(shù)為3.5；2）故障相上不存在振蕩過(guò)程，最大過(guò)電壓倍數(shù)等于2.0。 長(zhǎng)期以來(lái)大量試驗(yàn)研究表明：故障點(diǎn)電弧在工頻電流過(guò)零時(shí)和高頻電流過(guò)零時(shí)熄滅都是可能的。一般來(lái)說(shuō)，發(fā)生在大氣中的開(kāi)放性電弧往往要到工頻電流過(guò)零時(shí)才能熄滅；而在強(qiáng)烈去電離的條件下，電弧往往在高頻電流過(guò)零時(shí)就能熄滅。 電弧的燃燒和熄滅會(huì)受到發(fā)弧部位的周圍媒質(zhì)和大氣條件等的影響，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性質(zhì)，因而它所引起的過(guò)電壓值具有統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。二、防護(hù)措施 對(duì)付這種過(guò)電壓，最根本的防護(hù)辦法就是不讓斷續(xù)電弧出現(xiàn)，可以

16、通過(guò)改變中性點(diǎn)接地方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。 (一)采用中性點(diǎn)有效接地方式 這時(shí)單相接地將造成很大的單相短路電流，斷路器將立即跳閘，切斷故障，經(jīng)過(guò)一段短時(shí)間歇讓故障點(diǎn)電弧熄滅后再自動(dòng)重合。如能成功，可立即恢復(fù)送電；如不能成功，斷路器將再次跳閘，不會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)電弧現(xiàn)象。(二)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式 采用中性點(diǎn)有效接地方式雖然能解決斷續(xù)電弧問(wèn)題，但每次發(fā)生單相接地故障都會(huì)引起斷路器跳閘，大大降低了供電可靠性。當(dāng)單相接地流過(guò)故障點(diǎn)的電容電流不大時(shí)，不能維持?jǐn)嗬m(xù)電弧長(zhǎng)期存在，因而可采用中性點(diǎn)不接地的方式；當(dāng)電網(wǎng)的電容電流 達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，單相接地點(diǎn)的電弧將難以自熄，需要裝設(shè)消弧線圈來(lái)加以補(bǔ)償，方能避免斷續(xù)電弧的

17、出現(xiàn)。 CI關(guān)于消弧線圈的應(yīng)用場(chǎng)合，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)有如下規(guī)定：（1）對(duì)于35kV和66kV系統(tǒng)，如單相接地電容電流 不超過(guò)10A時(shí)，中性點(diǎn)可采用不接地方式；如 超過(guò)上述容許值時(shí)（10A），應(yīng)采用經(jīng)消弧線圈接地方式；CICICI（2）對(duì)于不直接與發(fā)電機(jī)連接的310kV系統(tǒng)， 的容許值如下： 1) 由鋼筋混凝土或金屬桿塔的架空線路構(gòu)成者：10A 2) 由非鋼筋混凝土或非金屬桿塔的架空線路構(gòu)成者：3kV、6kV30A；10kV20A 3) 由電纜線路構(gòu)成者：30A（3）對(duì)于與發(fā)電機(jī)直接連接的320kV系統(tǒng)，如 不超過(guò)表9-2所示容許值，其中性點(diǎn)可采用不接地方式；如超過(guò)容許值，應(yīng)采用經(jīng)消弧線圈接地方式。CI

18、消弧線圈是一只具有分段鐵心、電感可調(diào)的電抗器，接在電網(wǎng)中性點(diǎn)與大地之間。全補(bǔ)償時(shí)的電感值為CL312 消弧線圈的運(yùn)行主要就是調(diào)諧值的整定。在選擇消弧線圈的調(diào)諧值（即L值）時(shí)，應(yīng)滿足下述兩方面的基本要求： 實(shí)際上，這兩個(gè)要求是互相矛盾的，因而我們只能采取折衷的方案來(lái)同時(shí)滿足兩方面要求。NU（1）單相接地時(shí)流過(guò)故障點(diǎn)的殘流應(yīng)符合能可靠地自動(dòng)消弧的要求； （2）在電網(wǎng)正常運(yùn)行和發(fā)生故障時(shí)，中性點(diǎn)位移電壓 都不可升高到危及絕緣的程度。小 結(jié)一般來(lái)說(shuō)，發(fā)生在大氣中的開(kāi)放性電弧往往要到工頻電流過(guò)零時(shí)才能熄滅；而在強(qiáng)烈去電離的條件下，電弧往往在高頻電流過(guò)零時(shí)就能熄滅。 電弧的燃燒和熄滅會(huì)受到發(fā)弧部位的周圍媒

19、質(zhì)和大氣條件等的影響，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性質(zhì)，因而它所引起的過(guò)電壓值具有統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。 對(duì)付斷續(xù)電弧接地過(guò)電壓的防護(hù)措施有：采用中性點(diǎn)有效接地方式和采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式。第五節(jié) 工頻電壓升高空載長(zhǎng)線電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高 不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高 甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高工頻電壓升高在絕緣裕度較小的超高壓輸電系統(tǒng)中受到很大的工頻電壓升高在絕緣裕度較小的超高壓輸電系統(tǒng)中受到很大的注意的原因如下：注意的原因如下： 1) 由于工頻電壓升高大都在空載或輕載條件下發(fā)生，與多種由于工頻電壓升高大都在空載或輕載條件下發(fā)生，與多種操作過(guò)電壓的發(fā)生條件相同或相似，所以它們有可能同時(shí)操作過(guò)電壓的發(fā)生條件相

20、同或相似，所以它們有可能同時(shí)出現(xiàn)、相互，疊加。所以在設(shè)計(jì)高電壓的絕緣時(shí)，應(yīng)計(jì)及出現(xiàn)、相互，疊加。所以在設(shè)計(jì)高電壓的絕緣時(shí)，應(yīng)計(jì)及它們的聯(lián)合作用；它們的聯(lián)合作用； 2) 工頻電壓升高是決定某些過(guò)電壓保護(hù)袈置工作條件的重要工頻電壓升高是決定某些過(guò)電壓保護(hù)袈置工作條件的重要依據(jù)，所以它直接影響避雷器的保護(hù)特性和電力設(shè)備的絕依據(jù)，所以它直接影響避雷器的保護(hù)特性和電力設(shè)備的絕緣水平；緣水平； 3) 由于工頓電壓升高是不衰減或弱衰減現(xiàn)象，持續(xù)的時(shí)間很由于工頓電壓升高是不衰減或弱衰減現(xiàn)象，持續(xù)的時(shí)間很長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備絕緣及其運(yùn)行條件也有很大的影響。長(zhǎng)，對(duì)設(shè)備絕緣及其運(yùn)行條件也有很大的影響。一、空載長(zhǎng)線電容效應(yīng)引起

21、的工頻電壓升高 輸電線路在長(zhǎng)度不很大時(shí)，可用集中參數(shù)的電阻、電感和電容來(lái)代替，圖9-15（a）給出了它的T型等值電路。由于線路空載，可簡(jiǎn)化成一R、L、C串連電路，如圖9-15（b）所示。 由于電感與電容上的壓降反相，且 ，可見(jiàn)電容上的壓降大于電源電勢(shì)，如圖9-15（c）所示。LCUU 隨著輸電電壓的提高、輸送距離的增長(zhǎng)，在分析空載長(zhǎng)線的電容效應(yīng)時(shí)，也需要采用分布參數(shù)等值電路，但基本結(jié)論與前面所述者相似。為了限制這種工頻電壓升高現(xiàn)象，大多采用并聯(lián)電抗器來(lái)補(bǔ)償線路的電容電流以削弱電容效應(yīng)，效果十分顯著。二、不對(duì)成短路引起的工頻電壓升高 不對(duì)稱短路是電力系統(tǒng)中最常見(jiàn)的故障形式，當(dāng)發(fā)生單相或兩相對(duì)地短

22、路時(shí)，健全相上的電壓都會(huì)升高，其中單相接地引起的電壓升高更大一些。此外，閥式避雷器的滅弧電壓通常也就是根據(jù)單相接地時(shí)的工頻電壓升高來(lái)選定的，所以下面只討論單相接地的情況。 單相接地時(shí)，故障點(diǎn)各相的電壓、電流是不對(duì)稱的，為了計(jì)算健全相上的電壓升高，通常采用對(duì)稱分量法和復(fù)合序網(wǎng)進(jìn)行分析，不僅計(jì)算方便，且可計(jì)及長(zhǎng)線的分布特性。0ACBKUUU21)()(31010210XXXXXXK當(dāng)A相接地時(shí)，B、C兩健全相上電壓的模值為：系數(shù)K為接地系數(shù)。它表示單相接地故障時(shí)健全相的最高對(duì)地工頻電壓有效值與無(wú)故障時(shí)對(duì)地電壓有效值之比。按電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式分析健全相電壓升高的程度： 對(duì)中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)，采用“1

23、10避雷器”。 對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的3560kV電網(wǎng)，采用“100避雷器”。 對(duì)中性點(diǎn)有效接地的110220kV電網(wǎng)，采用“80避雷器”。 當(dāng)輸電線路在傳輸較大容量時(shí)，斷路器因某種原因而突然跳閘甩掉負(fù)荷時(shí)，會(huì)在原動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)內(nèi)引起一系列機(jī)電暫態(tài)過(guò)程，它是造成工頻電壓升高的又一原因。三、甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高三、甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高在一般情況下，220kV及以下的電網(wǎng)中不需要采取特殊措施來(lái)限制工頻電壓升高 在330500kV超高壓電網(wǎng)中，應(yīng)采用并聯(lián)電抗器或靜止補(bǔ)償裝置等措施，將工頻電壓升高限制到1.31.4倍相電壓以下 在考慮線路的工頻電壓升高時(shí)，如果同時(shí)計(jì)及空載線路的電容效應(yīng)、單相接

24、地及突然甩負(fù)荷等三種情況，那么工頻電壓升高可達(dá)到相當(dāng)大的數(shù)值。實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：小 結(jié)工頻電壓升高的倍數(shù)雖然不大，一般不會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的絕緣直接造成危害，但是它在絕緣裕度較小的超高壓輸電系統(tǒng)中仍受到很大的注意。 電力系統(tǒng)中常見(jiàn)的幾種工頻電壓升高為：1）空載長(zhǎng)線電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高 2）不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高 3）甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高。第六節(jié) 諧振過(guò)電壓諧振過(guò)電壓的類型 鐵磁諧振過(guò)電壓 電力系統(tǒng)中存在著大量?jī)?chǔ)能元件，即儲(chǔ)存靜電能量的電電力系統(tǒng)中存在著大量?jī)?chǔ)能元件，即儲(chǔ)存靜電能量的電容元件和儲(chǔ)存磁能的電感元件。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，這些容元件和儲(chǔ)存磁能的電感元件。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，這

25、些電感、電容元件就有可能形成各種不同的振蕩回路，引起諧電感、電容元件就有可能形成各種不同的振蕩回路，引起諧振過(guò)電壓。振過(guò)電壓。一、諧振過(guò)電壓的類型 通常認(rèn)為，系統(tǒng)中的電阻元件和電容元件均為線性元件，而電感元件則可分為三類：一類是線性的，第二類是非線性的，還有一類是電感值呈周期性變化的電感元件。與之相對(duì)應(yīng)，可能發(fā)生三種不同形式的諧振現(xiàn)象：(一)線性諧振過(guò)電壓 (二)參數(shù)諧振過(guò)電壓 系統(tǒng)中某些元件的電感會(huì)發(fā)生周期性變化。 進(jìn)行自激的校核，避開(kāi)諧振點(diǎn)。 電路中的電感L與電容C、電阻R一樣，都是線性參數(shù)。限制這種過(guò)電流和過(guò)電壓的方法是使回路脫離諧振狀態(tài)或增加回路的損耗。在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行時(shí)，應(yīng)設(shè)法避

26、開(kāi)諧振條什以消除這種線性諧振過(guò)電壓。 當(dāng)電感元件帶有鐵心時(shí)。一般都會(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，這時(shí)電感不再是常數(shù)而是隨著電流或磁通的變化而改變，在滿足一定條件時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生鐵磁諧振現(xiàn)象，它具有系列不同于其他諧振過(guò)電壓特點(diǎn)。(三)鐵磁諧振二、鐵磁諧振過(guò)電壓 為了探討這種過(guò)電壓最基本的物理過(guò)程，可利用圖9-17中最簡(jiǎn)單的LC串連諧振電路。不過(guò)這時(shí)的L是一只帶鐵心的非線性電感，電感值是一個(gè)變數(shù)，因而回路也就沒(méi)有固定的自振頻率，同一回路中，既可能產(chǎn)生振蕩頻率等于電源頻率的基頻諧振，也可以產(chǎn)生高次諧波和分次諧波諧振，具有各種諧波諧振的可能性是鐵磁諧振的一個(gè)重要特點(diǎn)。 在圖9-18中分別畫出了電感上的電壓UL及電容上的

27、電壓UC與電流 的關(guān)系。由于電容是線性的，所以 是一條直線 ；隨著電流的增大，鐵心出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，電感L不斷減小，設(shè)兩條伏安特性相交于P點(diǎn)。I)(IUCICUC1基波的鐵磁諧振的特點(diǎn)：基波的鐵磁諧振的特點(diǎn)： 1)產(chǎn)生串聯(lián)鐵磁諧振的必要條件是：電感和電容的伏安特性產(chǎn)生串聯(lián)鐵磁諧振的必要條件是：電感和電容的伏安特性必須相交，鐵磁諧振可在較大范圍內(nèi)產(chǎn)生；必須相交，鐵磁諧振可在較大范圍內(nèi)產(chǎn)生； 2)對(duì)鐵磁諧振電路，在同一電源電勢(shì)作用下，回路可能有不對(duì)鐵磁諧振電路，在同一電源電勢(shì)作用下，回路可能有不只一種穩(wěn)定工作狀態(tài)；只一種穩(wěn)定工作狀態(tài)； 3)鐵磁元件的非線性是產(chǎn)生鐵磁諧振的根本原因，但其飽和鐵磁元件的非

28、線性是產(chǎn)生鐵磁諧振的根本原因，但其飽和特性本身又限制了過(guò)電壓的幅值。此外，回路中的損耗會(huì)特性本身又限制了過(guò)電壓的幅值。此外，回路中的損耗會(huì)使過(guò)電壓降低，當(dāng)回路電阻值大到一定數(shù)值時(shí)，就不會(huì)出使過(guò)電壓降低，當(dāng)回路電阻值大到一定數(shù)值時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的的諧振現(xiàn)象?，F(xiàn)強(qiáng)烈的的諧振現(xiàn)象。 限制和消除鐵磁諧振過(guò)電壓的有效的措施為： （1）改善電磁式電壓互感器的激磁特性，或改用電容式電壓互感器。 （2）在電壓互感器開(kāi)口三角繞組中接入阻尼電阻，或在電壓互感器一次繞組的中性點(diǎn)對(duì)地接入電阻。 （3）在有些情況下，可在10kV及以下的母線上裝設(shè)一組三相對(duì)地電容器，或用電纜段代替架空線段，以增大對(duì)地電容，從參數(shù)搭配上

29、避開(kāi)諧振。 （4）在特殊情況下，可將系統(tǒng)中性點(diǎn)臨時(shí)經(jīng)電阻接地或直接接地，或投入消弧線圈，也可以按事先規(guī)定投入某些線路或設(shè)備以改變電路參數(shù)，消除諧振過(guò)電壓。小 結(jié)諧振過(guò)電壓可分為如下三種形式：線性諧振過(guò)電壓、參數(shù)諧振過(guò)電壓和鐵磁諧振。 具有各種諧波諧振的可能性是鐵磁諧振的一個(gè)重要特點(diǎn)。 電力系統(tǒng)中的鐵磁諧振過(guò)電壓常發(fā)生在非全相運(yùn)行狀態(tài)中。有關(guān)操作過(guò)電壓若干總的概念與結(jié)論有關(guān)操作過(guò)電壓若干總的概念與結(jié)論 通過(guò)前面對(duì)4種常見(jiàn)的典型操作過(guò)電壓及其防護(hù)措施的分析與介紹，我們可得到下面一些有關(guān)操作過(guò)電壓的總的概念與結(jié)論。1、電力系統(tǒng)中各種操作過(guò)電壓的產(chǎn)生原因和發(fā)展過(guò)程各、電力系統(tǒng)中各種操作過(guò)電壓的產(chǎn)生原因

30、和發(fā)展過(guò)程各異、影響因素很多，但其根源均為電力系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的異、影響因素很多，但其根源均為電力系統(tǒng)內(nèi)部?jī)?chǔ)存的電磁能量發(fā)生交換和振蕩。其幅值和波形與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及電磁能量發(fā)生交換和振蕩。其幅值和波形與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及參數(shù)、中性點(diǎn)接地方式、斷路器性能、運(yùn)行接線及操作參數(shù)、中性點(diǎn)接地方式、斷路器性能、運(yùn)行接線及操作方式、限壓保護(hù)裝置的性能等多種因素有關(guān)。方式、限壓保護(hù)裝置的性能等多種因素有關(guān)。2、操作過(guò)電壓具有多種多樣的波形和持續(xù)時(shí)間，較長(zhǎng)的持續(xù)、操作過(guò)電壓具有多種多樣的波形和持續(xù)時(shí)間，較長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間對(duì)應(yīng)于線路較長(zhǎng)的情況。時(shí)間對(duì)應(yīng)于線路較長(zhǎng)的情況。兩種典型的波形：兩種典型的波形： 在工頻電壓分量上疊加在工頻電壓分量上疊加 一高頻衰減性振蕩波。一高頻衰減性振蕩波。 在工頻電壓分量上疊加在工頻電壓分量上疊加 一非周期性沖擊波，后一非周