間歇性電弧過電壓原理分析2000字

間歇性電弧過電壓原理分析綜述電力系統(tǒng)電網(wǎng)的過電壓主要可以劃分為工頻電壓，操作電壓，間歇電弧過電壓，諧振電壓四種。隨著現(xiàn)代信息科學(xué)和技術(shù)的進(jìn)步，電網(wǎng)在其規(guī)模和結(jié)構(gòu)上也變得越來越大型化、越來越復(fù)雜，電力系統(tǒng)中如果在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障，極有可能導(dǎo)致一些過電壓產(chǎn)生，本章節(jié)主要針對(duì)間歇性電弧過電壓所引起的原因做一些分析。當(dāng)出現(xiàn)間歇性接地電弧時(shí)，接地點(diǎn)存在過電壓的主要原因是由于電弧的復(fù)燃現(xiàn)象的發(fā)生，并且每次接地電弧熄滅都會(huì)對(duì)接地點(diǎn)產(chǎn)生較大的過電壓。間歇電弧在中性點(diǎn)不接地的電力系統(tǒng)中的故障概率也是非常高，約占電網(wǎng)所有接地點(diǎn)故障概率總數(shù)的60%。一旦線路中出現(xiàn)單相的接地故障，此刻設(shè)Ua=Ub=UcI式中，U?為最高相電壓有效值，ω為工頻電源角頻率，C研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知，IJ值不論大小為何值，均會(huì)在接地點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)過電壓，接地點(diǎn)的電弧在燃燒情況下將會(huì)受到IJ的直接影響，但是只有當(dāng)IJ值很大時(shí),因?yàn)殡娀≡诮拥貢r(shí)出現(xiàn)暫時(shí)性熄滅的狀態(tài)的持續(xù)的時(shí)間較小，這樣電弧才能夠穩(wěn)定地持續(xù)進(jìn)行燃燒。由于IJ值非常小，因此電弧絕緣的強(qiáng)度可以用很快的速率進(jìn)行恢復(fù)，這時(shí)電弧也幾乎不能在出現(xiàn)重燃現(xiàn)象，臨時(shí)性的電弧一旦完全熄滅便可能轉(zhuǎn)化成成為永久性的電弧熄滅。但是如果IJ值不大不小時(shí)，就有很大幾率因?yàn)楸辉S多因素的相互干擾，所以間歇電弧在進(jìn)行接地過程中所產(chǎn)生的過電壓無法被很好地進(jìn)行預(yù)估。在二十世紀(jì)初，高頻熄弧理論和工頻接地熄弧熄弧理論都被發(fā)現(xiàn)，它們主要都是對(duì)于間歇性過電壓變化問題做了深入的理論分析和探討研究，不過對(duì)于工頻熄弧理論所分析的接地過電壓比較前更接近實(shí)際的接地情況。1.1.1高頻熄弧理論C0為各相對(duì)地電容，Cm為相間電容，如果不計(jì)算導(dǎo)線上的電感，電源的相電壓為U?。如果出現(xiàn)單相的接地故障時(shí)，在A相存在的相電壓的最大值U?，A相的相間電容C和B相、C相的對(duì)地電容Cm存在互相并聯(lián)的關(guān)系。U式中，δ=而此時(shí)中性點(diǎn)的初始電壓會(huì)上升:U系統(tǒng)產(chǎn)生新的穩(wěn)態(tài)值:U而且每相工頻電壓的振蕩幅度數(shù)值應(yīng)該為穩(wěn)態(tài)值和初始值相差的數(shù)值，振蕩角頻率范圍要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于超過了工頻振蕩角的頻率，所以高頻振蕩出現(xiàn)的較短一段時(shí)間內(nèi)，電源端的電壓會(huì)一直保持恒定，所以非故障相的過渡過電壓頻率的定義公式為:式中U式中ω最大過電壓在ω`U通過電力系統(tǒng)中電源及導(dǎo)線的等值電阻系數(shù)R與其導(dǎo)線的泄漏電感系數(shù)G可以確認(rèn)它的衰減系數(shù)a0a一般a0e架空線路1-α取值0.9~0.99，電纜線路時(shí)1-α取值0.7~0.80。當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生首次出現(xiàn)高頻移熄弧后，由于被重新分配B、C相電容，這就直接使得總儲(chǔ)存能的損失了大約1/3左右，從而直使得中性點(diǎn)出現(xiàn)了位移:通過振蕩后非故障相電壓將趨于穩(wěn)定值:U通過振蕩后非故障相電壓將趨于穩(wěn)定值:U故障相電壓升至:U 導(dǎo)線中損失的能耗可能會(huì)讓中性點(diǎn)的對(duì)地電位漸漸下降，同一個(gè)系統(tǒng)的所有電源的電勢(shì)都相加在一起，可以計(jì)算得出每相對(duì)地的電壓瞬時(shí)值，在半個(gè)工頻周期后，此刻中性點(diǎn)電壓下降的公式表示為:U在電力系統(tǒng)中，1?β取值0.85~0.95。這樣就可以繼續(xù)地重復(fù)上述的過程，由于存在較大的能量損失，使得中性點(diǎn)和各相之間的相電壓最初值轉(zhuǎn)化為:U多次反復(fù)重復(fù)了上述的過程后，可以得知當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，同時(shí)存在間歇性的電弧，將會(huì)使得中性點(diǎn)的各相電壓逐漸升高直到上升為最大值，這個(gè)數(shù)據(jù)即為極限值，這時(shí)非故障相存在的電壓是最高的。每相的過電壓在正負(fù)交替運(yùn)動(dòng)下的波形圖也是呈現(xiàn)為交替運(yùn)動(dòng)的，極限生成的根本原因主要由于發(fā)生故障時(shí)，故障相的每次出現(xiàn)電弧都會(huì)再此燃燒，造成這相的對(duì)地電容器每次通過時(shí)都會(huì)損耗能量，系統(tǒng)的儲(chǔ)存的能能就隨之降低。當(dāng)出現(xiàn)再燃現(xiàn)象的時(shí)候，存在于非故障相中的電荷將會(huì)被再次進(jìn)行分配。并且，當(dāng)出現(xiàn)電弧熄滅現(xiàn)象時(shí)，存在于三相電容之間的電荷也將會(huì)被再次進(jìn)行分配。這時(shí)出現(xiàn)的過電壓越大，當(dāng)出現(xiàn)電弧熄滅現(xiàn)象以及重新燃燒時(shí)所需消耗的能源數(shù)目也就越多。由于振蕩所吸收的能量和損耗中的能量大小相同時(shí)，就表明了中性點(diǎn)位移電壓與各相過電壓已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定。1.1.2工頻熄弧理論美國(guó)的彼德和斯列冰提出，在進(jìn)行燃弧的過程中，因?yàn)榛〉乐g的介質(zhì)都處于一種比較強(qiáng)的磁性游離體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，所以當(dāng)在高頻電流過零時(shí)，這種電弧就不可能會(huì)自動(dòng)熄滅。只有當(dāng)工頻電流過零時(shí)才可能會(huì)出現(xiàn)電弧熄滅現(xiàn)象，并且之后當(dāng)電弧再次重燃也只會(huì)在故障相電壓重新上升到最大電壓值時(shí)出現(xiàn)。所以基于工頻電流熄弧的原理，只有在工頻電流超過零的情況下發(fā)生故障點(diǎn)的電弧方式才能夠有一定機(jī)率被工頻電路自動(dòng)地熄滅，在運(yùn)行了半個(gè)周期，這時(shí)電弧將