內(nèi)部過電壓演示課件

第九章電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓及其限制措施內(nèi)部過電壓：由于斷路器的操作或故障，使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，引起電磁能量的轉(zhuǎn)化或傳遞，在系統(tǒng)中出出過電壓，這種過電壓稱為內(nèi)部過電壓。一般持續(xù)時間在0.1S內(nèi)的過電壓稱為操作過電壓，持續(xù)時間長的過電壓則稱為暫時過電壓。能量來源：電網(wǎng)本身內(nèi)部過電壓按其產(chǎn)生原因分為操作過電壓和暫態(tài)過電壓；操作過電壓并非狹義的斷路器倒閘操作，而應(yīng)理解為電網(wǎng)參數(shù)的突變，常見的操作過電壓有：空載線路分閘過電壓、空載線路合閘過電壓、切除空載變壓器過電壓、電弧接地過電壓等；暫時過電壓包括：諧振過電壓和工頻電壓升高；一、電力系統(tǒng)工頻過電壓工頻過電壓：指頻率為工頻或接近工頻時，電壓升高可能在正常或故障時產(chǎn)生，幅值超過最大工作相電壓，持續(xù)時間的變化范圍很大。工頻過電壓的影響：1）伴隨著工頻電壓升高而同時發(fā)生的操作過電壓卻會達(dá)到很高的幅值，所以工頻電壓升高將直接影響操作過電壓的幅值。2）工頻電壓升高是決定保護(hù)電器工作條件的重要因素。3）工頻電壓升高使斷路器操作時流過其并聯(lián)電阻的電流增大。4）工頻電壓升高持續(xù)時間長常見類型：空載線路電容效應(yīng)引起的電壓升高；不對稱短路時正常相上的工頻電壓升高；甩負(fù)荷引起發(fā)電機(jī)加速而產(chǎn)生的電壓升高。1.空載線路電容效應(yīng)引起的電壓升高電容效應(yīng)：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。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)，又稱為費(fèi)蘭梯效應(yīng)；雙電源的線路中，合閘時電源容量大的一側(cè)先合閘，從電源容量小的一側(cè)先分閘。2.不對稱短路引起的工頻電壓升高

對于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，當(dāng)單相接地時，健全相的工頻電壓升高約為線電壓的1.1倍，因此，在選擇避雷器時，滅弧電壓取110%的線電壓，稱為110%避雷器。

對中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)在過補(bǔ)償時，單相接地時健全相上電壓接近線電壓，因此在選擇避雷器滅弧電壓時，取100%的線電壓，稱為100%避雷器。對中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相故障接地時，健全相電壓約為0.8倍線電壓，對于該系統(tǒng)避雷器的最大滅弧電壓取為最大線電壓的80%，稱為80%避雷器。3.甩負(fù)荷時引起的工頻電壓升高4.工頻電壓升高的限制措施1）利用并聯(lián)電抗器補(bǔ)償空載線路的電容效應(yīng)；2）利用靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC)限制工頻過電壓；3）采用良導(dǎo)體地線降低輸電線路的零序阻抗。二、電力系統(tǒng)諧振過電壓諧振：振蕩系統(tǒng)中的一種周期性的或準(zhǔn)周期性的運(yùn)行狀態(tài)，其特征是某一個或幾個諧波幅值的急劇上升。特點(diǎn)：是一種穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象，不僅會在操作或事故的過渡過程中產(chǎn)生，而且還可能在過渡過程結(jié)束后較長時間內(nèi)穩(wěn)定存在，直到發(fā)生新的操作，諧振條件受到破壞為止，持續(xù)時間長，后果嚴(yán)重。類型：線性諧振、鐵磁諧振、參數(shù)諧振1.線性諧振特點(diǎn)：電路中的參數(shù)是常數(shù)，不隨電壓或電流的變化而變化。當(dāng)自振頻率與電源頻率相等時，回路的感抗等于容抗時出現(xiàn)線性諧振，此時過電壓最大，其電壓倍數(shù)：自振頻率：解決方法：在設(shè)計(jì)或運(yùn)行時避開諧振范圍2.參數(shù)諧振過電壓特點(diǎn)：系統(tǒng)中某些元件的電感參數(shù)在外界因素的影響下發(fā)生周期性變化。當(dāng)接有電容性負(fù)載，參數(shù)配合不當(dāng)，就可能發(fā)生參數(shù)諧振。1）諧振所需的能量由改變參數(shù)的原動機(jī)供給，不需要單獨(dú)的電源；同時只要回路中具有某些殘余的電場或磁場能量，就足以使諧振的發(fā)生和發(fā)展。2）實(shí)際電網(wǎng)中存在一定的電阻，因此要求每次變化所引入的能量必須足夠大，才能在補(bǔ)償電阻能量損耗外，還使回路中的儲能愈積愈多，促使諧振的進(jìn)一步發(fā)展。影響：威脅電氣設(shè)備的絕緣和損壞避雷器，而且使電機(jī)與其他電源不能實(shí)現(xiàn)并列運(yùn)行。解決方法：發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行之前，進(jìn)行自激校核。3.鐵磁諧振過電壓特點(diǎn)：電力系統(tǒng)的振蕩回路中，由于鐵芯電感的磁路飽和引起本身電感值發(fā)生變化，因而激發(fā)起持續(xù)性的較高幅值的鐵磁諧振過電壓?？梢允腔ā⒏叽沃C波諧振，也可是分次諧波諧振影響：單相、兩相或三相對地電壓升高，或低頻擺動引起避雷器爆炸。也可能產(chǎn)生高值零序電壓分量，出現(xiàn)虛幻接地和不正確的接地指示，或在電壓互感器上產(chǎn)生過電流，引起FU熔斷等現(xiàn)象。產(chǎn)生諧振的必要條件：只有滿足以上條件，伏安特性曲線UL和UC才有可能相交。即：當(dāng)滿足以上條件在電感未飽和時電路的自振頻率低于電源頻率，解決辦法：1)選擇勵磁特性好的電壓互感器或改用電容式電壓互感器。2)在電壓互感器開口三角形繞組中短時接入阻尼電阻，或在電壓互感器一次繞組中性點(diǎn)接入電阻以阻尼振蕩。3)可在10kV及以下電壓等級母線上裝設(shè)一組三相對地電容器，或利用電纜代替架空線以增大對電容，避免諧振。4)特殊情況下，可將系統(tǒng)中性點(diǎn)臨時經(jīng)電阻接地或直接接地，或投入消弧線圈，也可按事先規(guī)定投入某些事先規(guī)定的線路或設(shè)備以改變電路參數(shù)，消除諧振過電壓。三、電力系統(tǒng)的操作過電壓操作過電壓：是由系統(tǒng)中斷路器操作及種故障產(chǎn)生的過渡過程引起的。特點(diǎn)：幅值高、存在高頻振蕩、強(qiáng)阻尼、持續(xù)時間短的特點(diǎn)。常見類型：空載線路合閘過電壓、切空載線路過電壓、切空載變壓器過電壓及中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)弧光接地過電壓。1.空閘線路合閘過電壓及其限制措施１）計(jì)劃合閘合閘瞬間電源通過電感向電容充電，充電過程是無阻尼的振蕩過程。振蕩頻率。電容上電壓值為：最嚴(yán)重情況：E值為最大值。當(dāng)t=π/ω0時，為2Emax2）自動重合閘最嚴(yán)重情況：重合閘時電源電壓恰好與線路殘余電壓反極性，并且為峰值Em，則重合閘時的過渡過程中最大過電壓為3Em：3）影響因素1）合閘相位2）殘余電荷3）斷路器合閘的不同期4）回路耗損5）電容效應(yīng)4）限制過電壓的措施1）降低工頻電壓升高2）斷路器觸頭并聯(lián)電阻3）消除線路上的殘余電荷4）裝設(shè)避雷器2.切除空載線路過電壓及其限制措施主要原因：電弧重燃影響因素：斷路器的性能、電網(wǎng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式、接線方式的影響、電暈的影響、線路側(cè)的電磁式電壓互感器限制措施：選用滅弧能力強(qiáng)的快速斷路器；采用帶并聯(lián)電阻的斷路器；利用避雷器來保護(hù)（加裝氧化鋅避雷器）3.切除空載變壓器過電壓原因：開關(guān)突然截?cái)嗔穗姼兄械碾娏鹘亓麟妷鹤畲笾禐椋篫T為變壓器的特性阻抗影響因素：斷路器的性能、變壓器的特性阻抗限制的措施：在變壓器的任一側(cè)裝設(shè)一組普通閥式避雷器4.弧光接地過電壓及其限制措施電弧接地過電壓：中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)，如果發(fā)生單相金屬性接地，將引起健全相的電壓升高到線電壓。如果單相通過不穩(wěn)定的電弧接地，即接地點(diǎn)的電弧間歇性熄滅和重燃，則在電網(wǎng)健全相和故障相上都會產(chǎn)生過電壓。1）電弧接地過電壓發(fā)展的物理過程建全相的最大過電壓為-3.5U，故障相最大過電壓為2U。在實(shí)際情況下，由于過渡過程的衰減、殘余電荷的泄漏以相間電容的限壓作用，燃弧相位不等等原因，過電壓值應(yīng)低些。2）限制過電壓的措施產(chǎn)生原因：電網(wǎng)產(chǎn)生間歇性電弧，中性點(diǎn)有電