高電壓技術(shù)-12電力系統(tǒng)操作過電壓

高電壓技術(shù)-12電力系統(tǒng)操作過電壓匯報人：AA2024-01-22目錄CONTENTS電力系統(tǒng)操作過電壓概述電力系統(tǒng)操作過電壓產(chǎn)生機理電力系統(tǒng)操作過電壓影響因素分析電力系統(tǒng)操作過電壓仿真計算方法電力系統(tǒng)操作過電壓防護措施研究案例分析：某地區(qū)電網(wǎng)操作過電壓問題及解決方案01電力系統(tǒng)操作過電壓概述電力系統(tǒng)操作過電壓是指在電力系統(tǒng)正常運行或故障情況下，由于開關(guān)操作、故障切除等原因引起的暫態(tài)過電壓現(xiàn)象。根據(jù)產(chǎn)生原因和性質(zhì)，電力系統(tǒng)操作過電壓可分為諧振過電壓、操作波過電壓、工頻過電壓等類型。定義與分類分類定義產(chǎn)生原因電力系統(tǒng)操作過電壓的產(chǎn)生原因主要包括開關(guān)操作、故障切除、系統(tǒng)諧振等。其中，開關(guān)操作是引起操作過電壓的主要原因之一，如斷路器分合閘、負荷開關(guān)的投切等。危害電力系統(tǒng)操作過電壓可能對電力設(shè)備和系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害，如設(shè)備絕緣擊穿、閃絡(luò)、電弧重燃等，甚至引發(fā)系統(tǒng)事故，威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。產(chǎn)生原因及危害研究意義與現(xiàn)狀深入研究電力系統(tǒng)操作過電壓的產(chǎn)生機理、特性和影響因素，對于提高電力設(shè)備的絕緣水平、保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。同時，也有助于指導(dǎo)電力設(shè)備的選型和設(shè)計，提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。研究意義目前，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對電力系統(tǒng)操作過電壓進行了廣泛而深入的研究，取得了一系列重要成果。然而，隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和新能源的大規(guī)模接入，電力系統(tǒng)操作過電壓的問題仍然面臨許多挑戰(zhàn)和需要進一步研究的問題。例如，新能源接入對電力系統(tǒng)操作過電壓的影響、新型電力電子設(shè)備的應(yīng)用對操作過電壓的抑制等。研究現(xiàn)狀02電力系統(tǒng)操作過電壓產(chǎn)生機理空載線路合閘當(dāng)空載線路合閘時，由于線路電容的存在，會產(chǎn)生一個充電電流，這個電流會在電源阻抗上產(chǎn)生一個電壓降，從而形成操作過電壓?？蛰d變壓器合閘當(dāng)空載變壓器合閘時，由于變壓器磁通飽和，會產(chǎn)生一個勵磁涌流，這個涌流會在電源阻抗上產(chǎn)生一個電壓降，從而形成操作過電壓。電弧接地當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，如果接地電弧不能迅速熄滅，就會形成間歇性電弧接地。此時，非故障相電壓會升高到線電壓，從而形成操作過電壓。暫態(tài)過電壓產(chǎn)生機理在電力系統(tǒng)中，如果三相負載不對稱或者三相電源不對稱，就會導(dǎo)致三相電壓不平衡。此時，中性點電位會發(fā)生偏移，從而產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)過電壓。對稱性破壞在電力系統(tǒng)中，如果存在電感、電容等元件，就有可能發(fā)生諧振現(xiàn)象。當(dāng)諧振頻率與電源頻率相等時，就會產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)過電壓。諧振現(xiàn)象在電力系統(tǒng)中，一些非線性負載（如整流器、逆變器等）會導(dǎo)致電壓波形畸變。這種畸變可能會使電壓峰值升高，從而產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)過電壓。非線性負載穩(wěn)態(tài)過電壓產(chǎn)生機理操作過電壓的幅值通常比正常工作電壓高很多，可能會對設(shè)備絕緣造成威脅。幅值高操作過電壓通常只持續(xù)幾個周波到幾十個周波的時間，因此要求保護設(shè)備具有快速響應(yīng)能力。持續(xù)時間短操作過電壓的頻率通常比正常工作電壓的頻率高很多，可能會對設(shè)備的絕緣和性能產(chǎn)生影響。頻率高操作過電壓的發(fā)生具有隨機性，難以預(yù)測和防范。因此要求電力系統(tǒng)具備足夠的抗干擾能力和安全裕度。隨機性不同類型操作過電壓特點03電力系統(tǒng)操作過電壓影響因素分析電壓等級越高，操作過電壓幅值越大，對設(shè)備絕緣的威脅也越大。系統(tǒng)電壓等級中性點接地方式直接影響操作過電壓的波形和幅值，不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)易發(fā)生弧光接地過電壓。系統(tǒng)接地方式電容電流的大小決定了電弧重燃的難易程度，從而影響操作過電壓的幅值和頻率。系統(tǒng)電容電流系統(tǒng)參數(shù)對操作過電壓影響斷路器的分閘速度、觸頭間隙、滅弧介質(zhì)等特性直接影響操作過電壓的產(chǎn)生和發(fā)展。斷路器性能變壓器特性避雷器性能變壓器的繞組結(jié)構(gòu)、鐵芯飽和程度以及絕緣水平等設(shè)備特性對操作過電壓的幅值和波形有重要影響。避雷器的伏秒特性、殘壓水平以及通流容量等參數(shù)決定了其對操作過電壓的保護效果。030201設(shè)備特性對操作過電壓影響03雷擊活動雷擊產(chǎn)生的過電壓波形陡峭、幅值高，可能對電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的沖擊，引發(fā)操作過電壓事故。01氣候條件溫度、濕度、海拔等氣候條件會影響空氣間隙的擊穿電壓和設(shè)備的絕緣水平，從而影響操作過電壓的幅值和頻率。02污穢程度設(shè)備表面的污穢會降低其絕緣水平，增加操作過電壓的發(fā)生概率和幅值。外部環(huán)境對操作過電壓影響04電力系統(tǒng)操作過電壓仿真計算方法構(gòu)建系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲根據(jù)電力系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)，建立包含各個元件連接關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)拓撲模型。設(shè)置系統(tǒng)運行條件確定電力系統(tǒng)的額定電壓、頻率以及負載等運行條件。建立電力系統(tǒng)元件模型包括變壓器、發(fā)電機、輸電線路等電力系統(tǒng)主要元件的等效電路模型。仿真計算模型建立根據(jù)研究目的和實際需求，選擇合適的操作過電壓類型，如雷電過電壓、操作過電壓等。過電壓類型選擇設(shè)定過電壓的幅值、波形以及持續(xù)時間等關(guān)鍵參數(shù)。過電壓幅值和波形設(shè)置根據(jù)仿真需求，調(diào)整電力系統(tǒng)元件的參數(shù)，如變壓器的變比、阻抗等。系統(tǒng)元件參數(shù)調(diào)整關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置與調(diào)整過電壓幅值和波形驗證將仿真得到的過電壓幅值和波形與實際情況進行對比，驗證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。改進措施研究針對仿真結(jié)果中暴露的問題，研究相應(yīng)的改進措施，如優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高設(shè)備絕緣水平等。系統(tǒng)穩(wěn)定性評估分析過電壓對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，評估系統(tǒng)在不同過電壓條件下的穩(wěn)定性。過電壓傳播過程分析通過仿真計算，觀察過電壓在電力系統(tǒng)中的傳播過程，了解其對系統(tǒng)各元件的影響。仿真結(jié)果分析與驗證05電力系統(tǒng)操作過電壓防護措施研究根據(jù)電力系統(tǒng)的電壓等級、設(shè)備絕緣水平、過電壓類型及保護要求等，合理配置避雷器，確保電力系統(tǒng)安全運行。避雷器配置原則在選擇避雷器時，應(yīng)綜合考慮其額定電壓、殘壓、通流容量、保護水平等參數(shù)，以及使用環(huán)境、壽命等因素，選用性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠的避雷器。選型建議避雷器配置原則及選型建議接地網(wǎng)設(shè)計原則接地網(wǎng)設(shè)計應(yīng)遵循等電位聯(lián)結(jié)、均壓分布、降低接地電阻等原則，確保接地系統(tǒng)具有良好的散流性能和均壓效果。優(yōu)化設(shè)計方案針對接地網(wǎng)存在的問題，提出優(yōu)化設(shè)計方案，如采用新型接地材料、改進接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)、增加接地極數(shù)量等，以提高接地網(wǎng)的散流能力和降低接地電阻。接地網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計方案探討氧化鋅避雷器具有非線性伏安特性，能夠限制過電壓的幅值和陡度，保護電力設(shè)備免受操作過電壓的損害。采用氧化鋅避雷器加強電力系統(tǒng)的運行管理，制定合理的運行規(guī)程和操作規(guī)范，確保電力設(shè)備在正常運行狀態(tài)下不會出現(xiàn)過電壓問題。完善運行管理在電力系統(tǒng)中裝設(shè)過電壓保護器，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)過電壓時，保護器會自動動作，將過電壓限制在安全范圍內(nèi)。裝設(shè)過電壓保護器提高電力設(shè)備的絕緣水平，采用高性能絕緣材料和先進的絕緣結(jié)構(gòu)，增強設(shè)備抵御過電壓的能力。加強設(shè)備絕緣其他防護措施介紹06案例分析：某地區(qū)電網(wǎng)操作過電壓問題及解決方案現(xiàn)狀分析：經(jīng)過初步調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)電網(wǎng)存在以下主要問題設(shè)備老化嚴(yán)重，絕緣性能下降。操作人員技能水平參差不齊，操作不規(guī)范。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致系統(tǒng)阻抗不匹配。問題概述：在某地區(qū)電網(wǎng)中，頻繁出現(xiàn)操作過電壓現(xiàn)象，對設(shè)備安全及穩(wěn)定運行構(gòu)成威脅。問題描述與現(xiàn)狀分析設(shè)備改造與更新對老化嚴(yán)重的設(shè)備進行更換，采用高性能絕緣材料。對關(guān)鍵設(shè)備進行技術(shù)改造，提高其耐壓能力。針對性解決方案制定電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)阻抗合理匹配。采用靈活交流輸電技術(shù)（FACTS），提高電網(wǎng)穩(wěn)定性。針對性解決方案制定人員培訓(xùn)與規(guī)范操作加強操作人員技能培訓(xùn)，提高操作水平。制定詳細的操作規(guī)程，規(guī)范操作步驟。針對性解決方案制定實施效果評估設(shè)備改造后，絕緣性能得到顯著提升。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，操作過電壓現(xiàn)象明顯減少。實施效果評估及經(jīng)驗