電力系統(tǒng)操作過電壓

1、笫五章電力系統(tǒng)的工頻過電壓一一. .過電壓的分類過電壓的分類過電壓過電壓大氣過電壓大氣過電壓內(nèi)部過電壓內(nèi)部過電壓操作過電壓操作過電壓暫時(shí)過電壓暫時(shí)過電壓暫時(shí)過電壓包括諧振過電壓及工頻過電壓暫時(shí)過電壓包括諧振過電壓及工頻過電壓二、工頻過電壓二、工頻過電壓1 1、定義、定義 在正?；蚬收蠒r(shí)，電力系統(tǒng)中所出現(xiàn)在正常或故障時(shí)，電力系統(tǒng)中所出現(xiàn)的幅值超過最大工作相電壓、頻率為工的幅值超過最大工作相電壓、頻率為工頻（頻（50Hz50Hz）或接近工頻的過電壓稱為）或接近工頻的過電壓稱為工工頻過電壓頻過電壓2 2、特點(diǎn)、特點(diǎn)（1)1)它的大小會(huì)直接影響操作過電壓的實(shí)際它的大小會(huì)直接影響操作過電壓的實(shí)際幅值幅值

2、（2 2）它的大小會(huì)影響保護(hù)電器的工作條件）它的大小會(huì)影響保護(hù)電器的工作條件和保護(hù)效果和保護(hù)效果 (3(3）工頻電壓升高使斷路器操作時(shí)流過其）工頻電壓升高使斷路器操作時(shí)流過其并聯(lián)電阻的電流增大并聯(lián)電阻的電流增大（4 4）持續(xù)時(shí)間長，對(duì)設(shè)備絕緣及其運(yùn)行性）持續(xù)時(shí)間長，對(duì)設(shè)備絕緣及其運(yùn)行性能有重大影響能有重大影響3 3、分析結(jié)論、分析結(jié)論（1 1）工頻過電壓就其過電壓倍數(shù)的大小來）工頻過電壓就其過電壓倍數(shù)的大小來講，對(duì)系統(tǒng)中正常絕緣的電氣設(shè)備一般不夠講，對(duì)系統(tǒng)中正常絕緣的電氣設(shè)備一般不夠成危險(xiǎn)成危險(xiǎn)（2 2）對(duì)于超高壓系統(tǒng)，決定電氣設(shè)備的）對(duì)于超高壓系統(tǒng)，決定電氣設(shè)備的絕緣水平將起愈來愈大的作用絕

3、緣水平將起愈來愈大的作用v常見類型：v空載線路電容效應(yīng)引起的電壓高；空載線路電容效應(yīng)引起的電壓高； v不對(duì)稱短路時(shí)正常相上的工頻電壓升高不對(duì)稱短路時(shí)正常相上的工頻電壓升高v甩負(fù)荷引起發(fā)電機(jī)加速而產(chǎn)生的電壓升高甩負(fù)荷引起發(fā)電機(jī)加速而產(chǎn)生的電壓升高三、空載線路電容效應(yīng)引起的工頻過電壓三、空載線路電容效應(yīng)引起的工頻過電壓1 1、線路較短時(shí)、線路較短時(shí)（1 1）等值電路圖和相量圖）等值電路圖和相量圖從相量圖看出：從相量圖看出： 由于空載線路的電容效應(yīng)，空載線路末端電壓由于空載線路的電容效應(yīng)，空載線路末端電壓較線路首端電壓有較大的升高較線路首端電壓有較大的升高電容效應(yīng)電容效應(yīng)：在無負(fù)載電流的情況下，回路

4、中流過容性電在無負(fù)載電流的情況下，回路中流過容性電流，于是線路末端將有較大的電壓升高流，于是線路末端將有較大的電壓升高2 2、線路較長時(shí)、線路較長時(shí)（1 1）等值電路圖）等值電路圖（2 2）線路距末端）線路距末端X X處電壓分布處電壓分布coscoscos()xEU0LxarcZxvlalvav式中式中 -系統(tǒng)電源電壓系統(tǒng)電源電壓 -導(dǎo)線波阻導(dǎo)線波阻 -系統(tǒng)電源的等效電抗系統(tǒng)電源的等效電抗 -光速光速 -該點(diǎn)到線路終端的距離該點(diǎn)到線路終端的距離 -電源角頻率電源角頻率 -線路長度線路長度EZ0Lxvxl線路末端電壓最高線路末端電壓最高線路長度線路長度L L越長，末端電壓升得越高。但由越長，末端

5、電壓升得越高。但由于受線路電阻和電暈損耗的限制，一般不于受線路電阻和電暈損耗的限制，一般不會(huì)超過會(huì)超過2.92.9倍倍)cos(cos.2.lEU220coscoscos()cos()UKEl22111coscosUKEl當(dāng)當(dāng)00,0Lx即空載線路末端電壓恒比首端電壓高，且線路越長，末即空載線路末端電壓恒比首端電壓高，且線路越長，末端電壓越高，這種現(xiàn)象稱為長輸電線路的電容效應(yīng)，又端電壓越高，這種現(xiàn)象稱為長輸電線路的電容效應(yīng)，又稱為稱為費(fèi)蘭梯效應(yīng)費(fèi)蘭梯效應(yīng)（5 5）工頻電壓及其影響因素）工頻電壓及其影響因素a.a.與電源容量有關(guān)，電源容量越小工頻電與電源容量有關(guān)，電源容量越小工頻電壓升高越嚴(yán)重壓

6、升高越嚴(yán)重b.b.通過補(bǔ)償電容電流，可削弱電容效應(yīng)以通過補(bǔ)償電容電流，可削弱電容效應(yīng)以降低工頻過電壓降低工頻過電壓雙電源的線路中，合閘時(shí)電源容量大的一側(cè)先雙電源的線路中，合閘時(shí)電源容量大的一側(cè)先合閘，從電源容量小的一側(cè)先分閘合閘，從電源容量小的一側(cè)先分閘四、不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高四、不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高v對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)單相接地時(shí)，健全相的工對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)單相接地時(shí)，健全相的工頻電壓升高約為頻電壓升高約為線電壓的線電壓的1.11.1倍倍，因此，在選擇避雷器，因此，在選擇避雷器時(shí)，滅弧電壓取時(shí)，滅弧電壓取110%110%的線電壓，稱為的線電壓，稱為110%110%

7、避雷器避雷器v對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)在過補(bǔ)償時(shí)，單相接地對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)在過補(bǔ)償時(shí)，單相接地時(shí)健全相上電壓接近線電壓，因此在選擇避雷器滅弧時(shí)健全相上電壓接近線電壓，因此在選擇避雷器滅弧電壓時(shí)，取電壓時(shí)，取100%100%的線電壓，稱為的線電壓，稱為100%100%避雷器避雷器v對(duì)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相故障接地時(shí)，健全相電壓對(duì)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相故障接地時(shí)，健全相電壓約為約為0.80.8倍線電壓，對(duì)于該系統(tǒng)避雷器的最大滅弧電壓倍線電壓，對(duì)于該系統(tǒng)避雷器的最大滅弧電壓取為最大線電壓的取為最大線電壓的80%80%，稱為，稱為80%80%避雷器避雷器五五、甩負(fù)荷時(shí)引起的工頻電壓升高、甩

8、負(fù)荷時(shí)引起的工頻電壓升高v六、工頻電壓升高的限制措施六、工頻電壓升高的限制措施v1 1、利用并聯(lián)電抗器補(bǔ)償空載線路的電容效應(yīng)、利用并聯(lián)電抗器補(bǔ)償空載線路的電容效應(yīng)v2 2、利用靜止補(bǔ)償裝置（、利用靜止補(bǔ)償裝置（SVC)SVC)限制工頻過電壓限制工頻過電壓v3 3、采用良導(dǎo)體地線降低輸電線路的零序阻抗、采用良導(dǎo)體地線降低輸電線路的零序阻抗第二節(jié)第二節(jié)諧振過電壓諧振過電壓一、諧振過電壓及其分類一、諧振過電壓及其分類1.1.諧振過電壓定義諧振過電壓定義 具有電感電容等元件的電力系統(tǒng)具有電感電容等元件的電力系統(tǒng)可以構(gòu)成一系列不同自振頻率的振蕩回路，可以構(gòu)成一系列不同自振頻率的振蕩回路，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行操作或

9、發(fā)生故障時(shí)，某些振蕩當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行操作或發(fā)生故障時(shí)，某些振蕩回路就有可能與外加電源發(fā)生諧振現(xiàn)象，回路就有可能與外加電源發(fā)生諧振現(xiàn)象，導(dǎo)致系統(tǒng)中某些部分導(dǎo)致系統(tǒng)中某些部分( (或設(shè)備或設(shè)備) )上出現(xiàn)過電上出現(xiàn)過電壓，這就是諧振過電壓。壓，這就是諧振過電壓。2.2.按其性質(zhì)可分為三類按其性質(zhì)可分為三類(1).(1).線性諧振線性諧振(2).(2).鐵磁諧振鐵磁諧振(3).(3).參數(shù)諧振參數(shù)諧振二、鐵磁諧振的基本原理二、鐵磁諧振的基本原理1 1、鐵磁諧振、鐵磁諧振產(chǎn)生諧振條件產(chǎn)生諧振條件: :CL12 2、物理過程、物理過程(1)(1)串聯(lián)鐵磁諧振回路的伏安特性串聯(lián)鐵磁諧振回路的伏安特性（2 2）分

10、析時(shí)注意：）分析時(shí)注意：l產(chǎn)生鐵磁諧振的必要條件產(chǎn)生鐵磁諧振的必要條件l正確分析平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性正確分析平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性3.3.主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：（1 1）對(duì)于一定的）對(duì)于一定的 值當(dāng)值當(dāng) 都可能產(chǎn)生鐵磁諧振都可能產(chǎn)生鐵磁諧振（2 2）諧振一旦激發(fā)，將發(fā)生相位反傾現(xiàn)象，并產(chǎn)生）諧振一旦激發(fā)，將發(fā)生相位反傾現(xiàn)象，并產(chǎn)生過電壓和過電流過電壓和過電流（3 3）鐵芯的飽和會(huì)限制過電壓的幅值）鐵芯的飽和會(huì)限制過電壓的幅值L0LC021三、幾種常見的諧振過電壓三、幾種常見的諧振過電壓1 1、傳遞過電壓、傳遞過電壓l發(fā)生于中性點(diǎn)絕緣或經(jīng)稍弧線圈接地的電網(wǎng)中發(fā)生于中性點(diǎn)絕緣或經(jīng)稍弧線圈接地的電網(wǎng)中l(wèi)通過靜電耦合

11、和電磁耦合，在變壓器的不同繞通過靜電耦合和電磁耦合，在變壓器的不同繞組之間或相鄰的輸電線路之間發(fā)生電壓的傳遞組之間或相鄰的輸電線路之間發(fā)生電壓的傳遞l耦合回路在不利參數(shù)配合下將出現(xiàn)線性或鐵磁耦合回路在不利參數(shù)配合下將出現(xiàn)線性或鐵磁諧振過電壓諧振過電壓2 2、斷線引起的諧振過電壓、斷線引起的諧振過電壓l由于線路故障斷線、斷路器的不同期切合和由于線路故障斷線、斷路器的不同期切合和熔斷器的不同期熔斷時(shí)而形成熔斷器的不同期熔斷時(shí)而形成l限制斷線過電壓可采取以下措施：限制斷線過電壓可采取以下措施：(1)(1)保證斷路器的三相同期動(dòng)作，不采用熔斷器保證斷路器的三相同期動(dòng)作，不采用熔斷器(2)(2)加強(qiáng)線路

12、的巡視和檢修，預(yù)防發(fā)生斷線加強(qiáng)線路的巡視和檢修，預(yù)防發(fā)生斷線(3)(3)斷路器操作后有異常情況，可立即復(fù)原，斷路器操作后有異常情況，可立即復(fù)原，并進(jìn)行檢查并進(jìn)行檢查(4)(4)在中性點(diǎn)接地電網(wǎng)中，操作中性點(diǎn)不接在中性點(diǎn)接地電網(wǎng)中，操作中性點(diǎn)不接地的負(fù)載變壓器時(shí)，應(yīng)將變壓器中性點(diǎn)臨時(shí)地的負(fù)載變壓器時(shí)，應(yīng)將變壓器中性點(diǎn)臨時(shí)接地。接地。3 3、電磁式電壓互感器飽和引起的諧振過電壓、電磁式電壓互感器飽和引起的諧振過電壓l 在接有在接有Y Y0 0接線的電磁式電壓互感器的中性接線的電磁式電壓互感器的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)某些擾動(dòng)，使電壓點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)某些擾動(dòng)，使電壓互感器各相電感的飽和程度不

13、同時(shí)，有可能互感器各相電感的飽和程度不同時(shí)，有可能出現(xiàn)較高的中性點(diǎn)位移電壓而激發(fā)起諧振過出現(xiàn)較高的中性點(diǎn)位移電壓而激發(fā)起諧振過電壓。電壓。l常見的擾動(dòng)有：電壓互感器的突然合閘、常見的擾動(dòng)有：電壓互感器的突然合閘、由于雷擊或其他原因發(fā)生瞬間單相弧光接地、由于雷擊或其他原因發(fā)生瞬間單相弧光接地、傳遞過電壓傳遞過電壓l限制措施：限制措施：(1)(1)選用勵(lì)磁特性較好的電壓互感器或選用勵(lì)磁特性較好的電壓互感器或改用電容式電壓互感器改用電容式電壓互感器(2)(2)在電磁式電壓互感器的開口三角繞在電磁式電壓互感器的開口三角繞組中加阻尼電阻組中加阻尼電阻(3)(3)在母線上加裝一定的對(duì)地電容在母線上加裝一定

14、的對(duì)地電容(4)(4)采取臨時(shí)的倒閘措施采取臨時(shí)的倒閘措施笫六章電力系統(tǒng)操作過電壓操 作 過 電 壓v操作過電壓操作過電壓：是由系統(tǒng)中斷路器操：是由系統(tǒng)中斷路器操作中各種故障產(chǎn)生的過渡過程引起的。作中各種故障產(chǎn)生的過渡過程引起的。特點(diǎn)特點(diǎn)：幅值高、存在高頻振蕩、強(qiáng)阻尼、幅值高、存在高頻振蕩、強(qiáng)阻尼、持續(xù)時(shí)間短的特點(diǎn)。持續(xù)時(shí)間短的特點(diǎn)。一、一般特征一、一般特征1 1、持續(xù)時(shí)間比較短、持續(xù)時(shí)間比較短2 2、其幅值與系統(tǒng)相電壓幅值有一定倍數(shù)關(guān)系、其幅值與系統(tǒng)相電壓幅值有一定倍數(shù)關(guān)系3 3、其幅值與系統(tǒng)的各種因素有關(guān)，有強(qiáng)烈的統(tǒng)、其幅值與系統(tǒng)的各種因素有關(guān)，有強(qiáng)烈的統(tǒng) 計(jì)性計(jì)性 4 4、依據(jù)系統(tǒng)的電壓

15、等級(jí)不同，顯示重要性、依據(jù)系統(tǒng)的電壓等級(jí)不同，顯示重要性也不同也不同5 5、在超高壓系統(tǒng)中，它是決定系統(tǒng)絕緣水、在超高壓系統(tǒng)中，它是決定系統(tǒng)絕緣水平依據(jù)之一平依據(jù)之一常見類型：常見類型：v中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)弧光接地過電壓中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)弧光接地過電壓v空載線路合閘過電壓空載線路合閘過電壓v切空載線路過電壓切空載線路過電壓v切空載變壓器過電壓切空載變壓器過電壓二、間隙電弧接地過電壓二、間隙電弧接地過電壓1 1、產(chǎn)生原因、產(chǎn)生原因 在中心點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)一相發(fā)生在中心點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)一相發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)的電弧熄滅和重燃（稱之故障時(shí)，故障點(diǎn)的電弧熄滅和重燃（稱之為間隙性電弧）引起電磁暫態(tài)的振蕩過

16、渡為間隙性電?。┮痣姶艜簯B(tài)的振蕩過渡過程而引起的過電壓。（稱之為間隙電弧過程而引起的過電壓。（稱之為間隙電弧接地過電壓）接地過電壓）2.單相接地電路圖及相量圖單相接地電路圖及相量圖3、分析注意幾點(diǎn)注意幾點(diǎn)（1 1）應(yīng)假設(shè)某故障相達(dá)到最大值時(shí)電弧接地，）應(yīng)假設(shè)某故障相達(dá)到最大值時(shí)電弧接地，這是最嚴(yán)重情況這是最嚴(yán)重情況（2 2）掌握某一狀態(tài)、某一時(shí)間下電壓初始值、）掌握某一狀態(tài)、某一時(shí)間下電壓初始值、穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值（3 3）過電壓的最大幅值可用下面公式估算）過電壓的最大幅值可用下面公式估算 過電壓幅值過電壓幅值= =穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值+ +（穩(wěn)態(tài)值（穩(wěn)態(tài)值- -初始值）初始值）4 4、影響因素、影響因素

17、（1 1）電弧熄滅與重燃時(shí)的相位）電弧熄滅與重燃時(shí)的相位（2 2）系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)）系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)（3 3）中性點(diǎn)接地方式）中性點(diǎn)接地方式5、限制措施：、限制措施：中性點(diǎn)安裝消弧線圈中性點(diǎn)安裝消弧線圈6 6、消弧線圈及其對(duì)限制電弧接地過電壓的作用、消弧線圈及其對(duì)限制電弧接地過電壓的作用（1 1）消弧線圈）消弧線圈 是一個(gè)鐵芯有氣隙的消弧線圈，它接在是一個(gè)鐵芯有氣隙的消弧線圈，它接在中性點(diǎn)與地之間中性點(diǎn)與地之間(2)(2)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地后的電路圖及相量圖中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地后的電路圖及相量圖（3 3）作用）作用 當(dāng)故障相接地，非故障相電流應(yīng)包括當(dāng)故障相接地，非故障相電流應(yīng)包括原先通過的電容電

18、流加上流過消弧線圈上原先通過的電容電流加上流過消弧線圈上電流，兩者相位反向，使接地點(diǎn)電流（稱電流，兩者相位反向，使接地點(diǎn)電流（稱經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后的殘流）減少到足夠少，經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后的殘流）減少到足夠少，使接地電弧很快熄滅且不易重燃。使接地電弧很快熄滅且不易重燃。（4 4）消弧線圈的補(bǔ)償度）消弧線圈的補(bǔ)償度 是消弧線圈電感電流補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)地電容電是消弧線圈電感電流補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)地電容電流的百分?jǐn)?shù)流的百分?jǐn)?shù)有三種運(yùn)行狀態(tài)：有三種運(yùn)行狀態(tài)：l欠補(bǔ)償欠補(bǔ)償l全補(bǔ)償全補(bǔ)償l過補(bǔ)償過補(bǔ)償三、空載線路分閘過電壓三、空載線路分閘過電壓1 1、產(chǎn)生原因、產(chǎn)生原因 在切除空載線路時(shí)，斷路器觸在切除空載線路時(shí)，斷路器觸

19、頭間的電弧重燃頭間的電弧重燃2.2.切除空載線路時(shí)的等值電路切除空載線路時(shí)的等值電路 用單相集中參數(shù)的簡化等效電路來進(jìn)行分析( )( )(cos1)mmute tEEtr觸頭間電壓ur(t)為3 3、分析、分析注意注意（1 1）可從產(chǎn)生過電壓最嚴(yán)重的狀態(tài)下分）可從產(chǎn)生過電壓最嚴(yán)重的狀態(tài)下分析析（2 2）把握好每一狀態(tài)下起始和穩(wěn)定值）把握好每一狀態(tài)下起始和穩(wěn)定值（3 3）只須考慮在振蕩過程中產(chǎn)生的最大）只須考慮在振蕩過程中產(chǎn)生的最大過電壓幅值過電壓幅值5 5、限制措施、限制措施（1 1）提高斷路器滅弧性能）提高斷路器滅弧性能（2）采用帶并聯(lián)電阻的斷路器）采用帶并聯(lián)電阻的斷路器四、空載線路合閘過電壓四、空載線路合閘過電壓1 1、產(chǎn)生原因、產(chǎn)生原因 在計(jì)劃性合閘或自動(dòng)重合閘時(shí)，由于系統(tǒng)在計(jì)劃性合閘或自動(dòng)重合閘時(shí)，由于系統(tǒng)中儲(chǔ)能元件存在，狀態(tài)的改變將引起振蕩型的中儲(chǔ)能元件存在，狀態(tài)的改變將引起振蕩型的過渡過程。過渡過程。2 2、產(chǎn)生的物理過程、產(chǎn)生的物理過程（1 1）計(jì)劃性合閘）計(jì)劃性合閘（2 2）自動(dòng)重合閘）自動(dòng)重合閘空載線路計(jì)劃合閘過電壓由于正常的運(yùn)行需要而進(jìn)行的合閘操作叫正常合閘。mmmEEEu20max在電壓峰值處合閘時(shí)過電壓最大，電源電壓變化是比較緩慢的。Em為穩(wěn)態(tài)分量12.1.2 重合閘過電壓 自動(dòng)重合閘