11-12电力系统内部过电压.pptx

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1、电力系统内部过电压电力系统内部过电压u由于开关操作、故障或其他原因，使电力系统参数发生变化，引起内由于开关操作、故障或其他原因，使电力系统参数发生变化，引起内部电磁能量的振荡转化或传递所造成的电压升高部电磁能量的振荡转化或传递所造成的电压升高电力系统的内部电力系统的内部过电压。过电压。u能量来自电网本身，大小与电网工作电压有一定关系。能量来自电网本身，大小与电网工作电压有一定关系。u用工作电压的倍数（用工作电压的倍数（过电压倍数过电压倍数 p.u.p.u.）来表示。）来表示。11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压容许电压偏离系数容许电压偏离系数对对220kV及以下系统及以下系统：对对

2、330500kV系统：系统：内部过电压内部过电压内部过电压内部过电压暂态过电压操作过电压工频电压升高工频电压升高谐振过电压谐振过电压切空线过电压切空线过电压合空线过电压合空线过电压切空变过电压切空变过电压间歇电弧接地间歇电弧接地过电压过电压线性谐振过电压线性谐振过电压铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压参数谐振过电压参数谐振过电压空载长线的空载长线的电容效应电容效应不对称短路引起的不对称短路引起的工频过电压工频过电压甩负荷引起的甩负荷引起的工频电压升高工频电压升高在在一一定定位位置置上上的的相相对对地地或或相相间间的的过过电电压压，具具有有一一定定的的振振荡荡频频率率，由由于于无无阻阻尼尼或或弱弱阻阻

3、尼，因此持续时间较长。尼，因此持续时间较长。操作过电压是电磁过渡过程的过电压。(0.1s以内)电力系统内部过电压类型电力系统内部过电压类型对对正正常常绝绝缘缘一一般般没没有有威威胁胁。但但常常伴伴随随操操作作过过电电压压，其其大大小小直直接影响操作过电压的幅值。接影响操作过电压的幅值。系系统统中中电电感感和和电电容容可可能能形形成成不不同同的的振振荡荡回回路路，在在一一定定条条件件下下，产产生生振振荡荡现现象象。其其持持续续时时间间较较长长。411.1 11.1 工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）11.2 11.2 谐振过电

4、压谐振过电压谐振过电压谐振过电压11.3 11.3 间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压11.4 11.4 切除空载线路过电压切除空载线路过电压切除空载线路过电压切除空载线路过电压11.5 11.5 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压11.6 11.6 切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压11.1 工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）电力系统中在正常或故障时可能出现幅值超过最大工作相电压、电力系统中在正常或

5、故障时可能出现幅值超过最大工作相电压、频率频率为工频或接近工频为工频或接近工频的电压升高，统称的电压升高，统称工频过电压工频过电压。n直接影响操作过电压的幅值直接影响操作过电压的幅值n决定避雷器额定电压的重要依据决定避雷器额定电压的重要依据n持续时间长，对设备绝缘及运行性能有重大影响（绝缘内部游离、持续时间长，对设备绝缘及运行性能有重大影响（绝缘内部游离、过热、电晕等）过热、电晕等）6l l11.1 工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）l l11.1.1 11.1.1 空载长线的电容效应空载长线的电容效应空载长线的电容效应空载长线的电容效应l l11.1.2 11.1.2 不对

6、称短路引起的工频电压升高不对称短路引起的工频电压升高不对称短路引起的工频电压升高不对称短路引起的工频电压升高l l11.1.3 11.1.3 甩负荷引起的工频电压升高甩负荷引起的工频电压升高甩负荷引起的工频电压升高甩负荷引起的工频电压升高11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压11.1.1 11.1.1 空载长线的电容效应空载长线的电容效应若忽略R的作用：输电线路不太长，集中参数电路进行分析：一般一般R要比要比XL、XC小得多，而工频小得多，而工频下空载线路的下空载线路的XC比比XL大大11.1.1 11.1.1 空载长线的电容效应空载长线的电容效应输电线路长度增加，分布参数电路进行分

7、析。（1 1）空载时线路上的各点电压）空载时线路上的各点电压 按余弦分布按余弦分布11.1.1 11.1.1 空载长线的电容效应空载长线的电容效应（2 2）线路末端电压升高程度与线路长度有关）线路末端电压升高程度与线路长度有关线路长度越长，末端工频电压越高。对架空线路，约为0.06/kmU2，线路处于谐振状态。（3 3）工频电压升高受电源容量的影响）工频电压升高受电源容量的影响11.1.1 11.1.1 空载长线的电容效应空载长线的电容效应u电源容量越小（感抗XS越大），升高越严重。n单电源供电，应取最小运行方式时的XS为依据。n在双端电源供电，线路合闸时，先合电源容量较大的一侧，后合电源容量

8、较小的一侧；线路切除时，先切容量较小的一侧，后切容量较大的一侧。例：例：某500kV线路，长250km，电源电抗XS=263.2，线路参数，若Xs=0求线路终端电压？11.1.1 11.1.1 空载长线的电容效应空载长线的电容效应u措施：补偿容性电流；措施：补偿容性电流；u超高压系统中为限制电容效应引起的工频电压升高，广泛超高压系统中为限制电容效应引起的工频电压升高，广泛采用采用并联电抗补偿并联电抗补偿13l l11.1 工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）l l11.1.1 11.1.1 空载长线的电容效应空载长线的电容效应空载长线的电容效应空载长线的电容效应l l11.1.

9、2 11.1.2 不对称短路引起的工频电压升高不对称短路引起的工频电压升高不对称短路引起的工频电压升高不对称短路引起的工频电压升高l l11.1.3 11.1.3 甩负荷引起的工频电压升高甩负荷引起的工频电压升高甩负荷引起的工频电压升高甩负荷引起的工频电压升高11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压11.1.2 11.1.2 不对称短路引起的工频电压升高不对称短路引起的工频电压升高p系统中不对称短路故障，以单相接地故障最为常见，且引起的工频电压升高也最严重 p短路电流的零序分量会使健全相出现工频电压升高，称为不对称效应。p系统在发生不对称故障时，故障点各相电压和电流是不对称的，可以采用

10、对称分量法利用复合序网进行分析。工频电压升高工频电压升高-决定避雷器额定电压的依据决定避雷器额定电压的依据u3、6、l0kV中性点不接地系统，可达最高运行线电压的中性点不接地系统，可达最高运行线电压的1.1倍倍，取，取作避雷器的额定电压。如作避雷器的额定电压。如10kV系统最高电压按系统最高电压按1.15UN考虑，则避考虑，则避雷器额定电压为雷器额定电压为12.7kV。u(35-60)kV系统，一般采用消弧线圈接地，线路末端工频系统，一般采用消弧线圈接地，线路末端工频电压升高可能超过系统最高电压的电压升高可能超过系统最高电压的100，选用的避雷器的选用的避雷器的灭弧电压规定为系统最高电压，称为

11、灭弧电压规定为系统最高电压，称为100避雷器，例如避雷器，例如35kV避雷器的灭弧电压为避雷器的灭弧电压为41kV。对对110、220kV系统，若中性点接地，则避雷器的灭弧电系统，若中性点接地，则避雷器的灭弧电压则按系统最高电压的压则按系统最高电压的80确定确定，称为，称为80避雷器，例如避雷器，例如FZ-110J的灭弧电压为的灭弧电压为100kV。对对330kV及以上系统，输送距离较长，计及长线路的电及以上系统，输送距离较长，计及长线路的电容效应时，线路末端工频电压升高可能超过系统最高电容效应时，线路末端工频电压升高可能超过系统最高电压的压的80，则根据安装位置的不同分为：电站型避雷器则根据

12、安装位置的不同分为：电站型避雷器(即即80避雷器避雷器)及线路型避雷器及线路型避雷器(即即90避雷器避雷器)两种两种17l l11.1 工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）l l11.1.1 11.1.1 空载长线的电容效应空载长线的电容效应空载长线的电容效应空载长线的电容效应l l11.1.2 11.1.2 不对称短路引起的工频电压升高不对称短路引起的工频电压升高不对称短路引起的工频电压升高不对称短路引起的工频电压升高l l11.1.3 11.1.3 甩负荷引起的工频电压升高甩负荷引起的工频电压升高甩负荷引起的工频电压升高甩负荷引起的工频电压升高11 11 电力系统内部过电压

13、电力系统内部过电压u引起工频电压升高的原因：（1 1）发电机电势不能突变。）发电机电势不能突变。（2 2）空载长线的电容效应）空载长线的电容效应。（3 3）调速器和制动设备的惰性。）调速器和制动设备的惰性。在短时间内（一般持续数秒钟）电压和频率均上升，在短时间内（一般持续数秒钟）电压和频率均上升，工频电压升高就更严重。工频电压升高就更严重。11.1.3 11.1.3 甩负荷引起的工频电压升高甩负荷引起的工频电压升高u运行经验表明，若系统发生单相接地，使线路突然甩负运行经验表明，若系统发生单相接地，使线路突然甩负荷，考虑到线路的容升效应，工频过电压可达荷，考虑到线路的容升效应，工频过电压可达2

14、p.u.。19l l11.1 11.1 工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）l l11.2 11.2 谐振过电压谐振过电压谐振过电压谐振过电压l l11.3 11.3 间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压l l11.4 11.4 切除空载线路过电压切除空载线路过电压切除空载线路过电压切除空载线路过电压l l11.5 11.5 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压l l11.6 11.6 切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压切

15、除空载变压器过电压11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压11.2 11.2 谐振过电压谐振过电压p电感元件：电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈、电抗器、电感元件：电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈、电抗器、线路导线电感等线路导线电感等p电容元件：线路导线对地和相间电容、补偿用的并联和电容元件：线路导线对地和相间电容、补偿用的并联和串联电容器组、高压设备的杂散电容串联电容器组、高压设备的杂散电容u当系统进行操作或发生故障时，电感、电容元件可形成各当系统进行操作或发生故障时，电感、电容元件可形成各种振荡回路，如某一自由振荡频率等于外加强迫频率，发种振荡回路，如某一自由振荡频率等于外加

16、强迫频率，发生谐振。生谐振。谐振是一种周期性或准周期性的运行状态。谐振是一种周期性或准周期性的运行状态。发生谐振的那个谐波的振幅会急剧上升，且持续时间长，发生谐振的那个谐波的振幅会急剧上升，且持续时间长，甚至稳定存在，属于暂时过电压。甚至稳定存在，属于暂时过电压。有功负荷能阻尼振荡和限制谐振过电压。有功负荷能阻尼振荡和限制谐振过电压。但对于零序回路的但对于零序回路的谐振，正序的有功负荷不起作用。谐振，正序的有功负荷不起作用。谐振过电压可在各种电压等级的电力系统中产生，尤其是在谐振过电压可在各种电压等级的电力系统中产生，尤其是在35kV35kV及以下系统中，因谐振造成的事故较多及以下系统中，因谐

17、振造成的事故较多 。11.2 11.2 谐振过电压谐振过电压22l l11.2 谐振过电压谐振过电压l l11.2.1 11.2.1 谐振过电压的类型谐振过电压的类型谐振过电压的类型谐振过电压的类型l l11.2.2 11.2.2 铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压l l11.2.3 11.2.3 几种常见的谐振过电压几种常见的谐振过电压几种常见的谐振过电压几种常见的谐振过电压11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压11.2.1 11.2.1 谐振过电压的类型谐振过电压的类型p线性谐振：线性谐振：谐振回路由不带铁芯的电感元件或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件,和

18、系统中的电容元件所组成。p参数谐振：参数谐振：电感发生周期性变化，如发电机电感的大小随转子位置而周期性地变化。p铁磁谐振：铁磁谐振：当电感元件带有铁心（如变压器、电压互感器等）时，一般都会出现饱和现象。这时电感不再是常数，而是随着电流或磁通的变化而变化。电感值呈现非线性特性，所以铁磁谐振又称为非线性谐振。24l l11.2 谐振过电压谐振过电压l l11.2.1 11.2.1 谐振过电压的类型谐振过电压的类型谐振过电压的类型谐振过电压的类型l l11.2.2 11.2.2 铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压l l11.2.3 11.2.3 几种常见的谐振过电压几种常见的谐

19、振过电压几种常见的谐振过电压几种常见的谐振过电压11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压11.2.1 11.2.1 铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压u必要条件：必要条件：UC和和UL两条曲线相交。过交点后回路呈容性。两条曲线相交。过交点后回路呈容性。L0为未饱和时的电感值为未饱和时的电感值三个平衡点三个平衡点二、铁磁谐振产生的物理过程二、铁磁谐振产生的物理过程稳定点分析（小扰动法）稳定点分析（小扰动法）a1点：无过电压，非谐振工作状态。a3点【谐振点谐振点】为稳定点为稳定点跃变过程跃变过程电源电压逐渐升高，工作点由电源电压逐渐升高，工作点由0逐渐上升到逐渐上升到m，然后跃变到，然后跃变到n

20、点，再继续上升，电流由感性变成容性，相位反倾。点，再继续上升，电流由感性变成容性，相位反倾。回路电流激增，电感和电容上的电压大幅度提高回路电流激增，电感和电容上的电压大幅度提高铁磁谐振铁磁谐振的基本现象。的基本现象。谐振一旦激发，可以自保持谐振一旦激发，可以自保持，维持很长时间而不衰减。维持很长时间而不衰减。自激现象：自激现象：电源电压很高时，电源电压很高时，U 与与E的交点只有的交点只有1个，只有一个稳定的谐振个，只有一个稳定的谐振点，不需要激发，回路就处于谐振状态。点，不需要激发，回路就处于谐振状态。回路电阻回路电阻的影响的影响u曲线曲线U U抬高，当抬高，当R R增加到一定数值时，回路上

21、只能有一个稳增加到一定数值时，回路上只能有一个稳定的非谐振工作点，从而消除谐振的可能性。定的非谐振工作点，从而消除谐振的可能性。（1）必要条件：n电感不是常数，存各种谐波谐振的可能性。（2）回路可能有非谐振状态和谐振状态。电路稳定状态取决于外界冲击引起的过渡过程。（3）非线性铁磁特性是产生铁磁谐振的根本原因，但铁磁元件饱和效应本身也限制了过电压的幅值。回路损耗抑制了谐振过电压。电力系统中的铁磁谐振过电压往往发生在变压器处在空载或轻载的时候。三、铁磁谐振的基本特点三、铁磁谐振的基本特点线性与非线性谐振比较：线性与非线性谐振比较：条件条件 产生产生 谐振谐振 频率频率 限制限制线线性性与电源大小与

22、电源大小无关，由参无关，由参数配合产生数配合产生 基波基波 回路电阻回路电阻非非线线性性 时时要有激发，要有激发，激发后能自激发后能自保持；保持；自激自激基波、高基波、高次、分次次、分次谐波谐波电感饱和可电感饱和可以限制过电以限制过电压幅值压幅值初态电感初态电感31l l11.2 谐振过电压谐振过电压l l11.2.1 11.2.1 谐振过电压的类型谐振过电压的类型谐振过电压的类型谐振过电压的类型l l11.2.2 11.2.2 铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压l l11.2.3 11.2.3 几种常见的谐振过电压几种常见的谐振过电压几种常见的谐振过电压几种常见的谐振过

23、电压11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压uA相相电电源源侧侧导导线线对对地地电电容容及及相间电容相间电容分别为：分别为：A相负载侧相负载侧u线线路路长长度度为为l，导导线线折折断断处处至至电源短距离为电源短距离为中性点绝缘系统，线路末端中性点绝缘系统，线路末端接有空载变压器，接有空载变压器，A A相导线折断相导线折断 n n忽略电源内阻抗、线路感抗忽略电源内阻抗、线路感抗忽略电源内阻抗、线路感抗忽略电源内阻抗、线路感抗 u中性点不接地系统单相断线接地中性点不接地系统单相断线接地11.2.3 11.2.3 几种常见的谐振过电压几种常见的谐振过电压线路正序电容与零序电容的比值对对 策：

24、策：（1 1）保证断路器三相同时动作）保证断路器三相同时动作;不采用熔断器设备；不采用熔断器设备；（2 2）在中性点直接接地的电力系统中，操作中性点不接地的负载变）在中性点直接接地的电力系统中，操作中性点不接地的负载变压器时，应将变压器的中性点临时接地。压器时，应将变压器的中性点临时接地。36l l11.1 11.1 工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）l l11.2 11.2 谐振过电压谐振过电压谐振过电压谐振过电压l l11.3 11.3 间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压l

25、l11.4 11.4 切除空载线路过电压切除空载线路过电压切除空载线路过电压切除空载线路过电压l l11.5 11.5 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压l l11.6 11.6 切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压 产生于中性点不接地系统（产生于中性点不接地系统（66kV及以下）及以下）u单相接地，发生接地电弧，产生容性电流单相接地，发生接地电弧，产生容性电流在在1100km以内的以内的10kV线路中不超过线路中不超过30A、在、在110km以内以内35kV线路中

26、不超过线路中不超过10A电弧不稳定，形成间歇性电弧（电弧不稳定，形成间歇性电弧（工频电流过零，高频振荡电流过零）电磁暂态振荡过程电磁暂态振荡过程11.3 11.3 间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压38l l11.3 间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压l l11.3.1 11.3.1 过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程l l11.3.2 11.3.2 影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素l l11.3.3 11.3.3 消弧线圈的作用消弧线圈的作用消弧线圈的作用消弧线圈的作用11 11 电力系统内部过电压电力

27、系统内部过电压中性点电位由零升至相电压中性点电位由零升至相电压 ut1时，时，A相接地产生电弧相接地产生电弧uA相相电压变为电压变为0，B、C电压变为电压变为线线电压电压-1.5Em，发生振荡。，发生振荡。在在 t2 时刻时刻：熄弧熄弧前，前，B、C两相总储存电两相总储存电q=2C0 1.5Em=3C0 Em，三相电压三相电压Em熄弧后瞬间熄弧后瞬间，熄弧前后电压值相同，熄弧前后电压值相同，无过渡过程。无过渡过程。t3时时，电电弧重燃弧重燃B、C相相对对地地电压电压均从均从0.5 Em变为变为 -1.5 Em，振振荡过电压荡过电压幅幅值值均均为为-3.5 Em。u之后之后熄弧与重燃，过渡过程相

28、同，过熄弧与重燃，过渡过程相同，过电压幅值也相同。电压幅值也相同。u健全相最大过电压为健全相最大过电压为3.5 Em，故障相，故障相上的最大过电压为上的最大过电压为2.0 Em。43l l11.3 间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压l l11.3.1 11.3.1 过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程l l11.3.2 11.3.2 影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素l l11.3.3 11.3.3 消弧线圈的作用消弧线圈的作用消弧线圈的作用消弧线圈的作用11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压电弧熄灭与重

29、燃时的相位电弧熄灭与重燃时的相位。直接影响过电压发展过程和大小。系统的相关参数。系统的相关参数。考虑线间电容时，电荷存在重新分配的过程，健全相电压起始值增大，更接近稳态值，过电压将下降。由于线路电阻和电弧损耗，过电压幅值也会降低。u绝大部分过电压不高于3.1p.u.，一般电气设备和线路的绝缘应能耐受。u这种过电压遍及全系统，且持续时间较长，对于绝缘较弱的设备如直配电机等威胁较大45l l11.3 间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压l l11.3.1 11.3.1 过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程l l11.3.2 11.3.2 影响过电压的

30、因素影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素l l11.3.3 11.3.3 消弧线圈的作用消弧线圈的作用消弧线圈的作用消弧线圈的作用11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压u流过接地点的电流除电容性电流Ic，还有电感性电流IL。uIc与IL与 相位相反，选取合适的IL，可使 I 足够小，使接地电弧很快熄灭，且降低了弧隙的恢复电压上升速度，从而使电弧不易重燃，限制了间歇性电弧接地过电压。补偿度补偿度 k脱谐度脱谐度 （1）欠补偿欠补偿，ILIC。残流为感性电流。残流为感性电流。等效电路等效电路表征偏离谐振状态的程度，可以表征偏离谐振状态的程度，可以用来描述消弧线圈的补偿程度用来

31、描述消弧线圈的补偿程度可能导致中性点产生很高的位移电压可能导致中性点产生很高的位移电压。全补偿全补偿u工程实际：脱谐度不大于11%的过补偿运行方式。n随电网发展逐渐成欠补偿，不至于像欠补偿那样导致脱谐度过大，失去消弧作用。n若采用欠补偿，在运行中部分线路可能退出运行时，可能形成全补偿，产生较高的中性点电压偏移，可能引起零序网络中的铁磁谐振过电压。u我国的行业标准规定，我国的行业标准规定，在正常运行情况下，中性点的长时间在正常运行情况下，中性点的长时间电压位移不应超过系统标称相电压的电压位移不应超过系统标称相电压的1515。优点：迅速消弧，接地电弧一般不重燃，单相电弧接地过电压不超过2.5 p.

32、u.。问题：消弧线圈的阻抗较大，因而对其他形式的操作过电压不起作用。在高压系统中，有功泄漏电流分量较大，补偿作用被削弱，限制了在较高电压等级的电力系统中使用。运行关键：调谐值的整定（自动跟踪补偿）中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地的优缺点的优缺点51l l11.1 11.1 工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）l l11.2 11.2 谐振过电压谐振过电压谐振过电压谐振过电压l l11.3 11.3 间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压l l11.4 11.4 切除空载线路过电

33、压切除空载线路过电压切除空载线路过电压切除空载线路过电压l l11.5 11.5 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压l l11.6 11.6 切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压u分闸过程中触头间电弧重燃现象引起。u与断路器性能相关。超高压系统中这类过电压已得到有效控制。u220kV及以下系统仍有一些老的断路器在运行。曾是220kV及以下电力系统操作冲击绝缘水平的主要依据。11.4 11.4 切除空载线路过电压切除空载线路过电压53l l11.4 切除空载线路过电压

34、切除空载线路过电压l l11.4.1 11.4.1 过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程l l11.4.2 11.4.2 影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素l l11.4.3 11.4.3 限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压tt1时，电流过零，电弧熄灭=-Em CT上的电压保持-Em不变 t2时重燃 CT与CS并联，电压过渡为Em，产生振荡 电源电压：电源电压：+11kV；电感：；电感：11uH电容：电容：1uF；电容器初始电压：；电容器初始电

35、压：-11kV 电容电压起始值电容电压起始值 更接近于稳态值更接近于稳态值Em，减小了振荡，减小了振荡最大值为最大值为 u触头之间的距离越来越大，恢复电压越来越高。触头之间的距离越来越大，恢复电压越来越高。ut4时，时，uAB达达4Em，如此时重燃，如此时重燃，CT上电压振荡最大值上电压振荡最大值57l l11.4 切除空载线路过电压切除空载线路过电压l l11.4.1 11.4.1 过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程l l11.4.2 11.4.2 影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素l l11.4.3 11.4.3

36、限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压（1 1）电弧发生与熄灭的随机性）电弧发生与熄灭的随机性u提前重燃，过电压下降。u第二次过零后熄弧，线路残留电压低，过电压下降。（2 2）母线出线数）母线出线数u未分闸线路电容对电荷的中和作用，过电压下降。（3 3）线路负载及电磁式电压互感器）线路负载及电磁式电压互感器残余电荷释放，降低过电压（最高降30%）。（4 4）中性点接地方式）中性点接地方式中性点直接接地，各相独立，实测不大于3倍。中性点非有效接地，开关分闸不同期，使中性点偏移，过电压可能增大，较中性点直接接地约高20%。5

37、9l l11.4 切除空载线路过电压切除空载线路过电压l l11.4.1 11.4.1 过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程l l11.4.2 11.4.2 影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素l l11.4.3 11.4.3 限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压提高断路器介质恢复强度和灭弧能力，提高断路器介质恢复强度和灭弧能力，采用不采用不重燃的断路器重燃的断路器。u在在110kV220kV电力系统中电力系统中，这种过电压不高于，这种过电压不高于

38、3 p.u.；在；在中性点中性点非非有效接地的系统中，有效接地的系统中，低于低于3.5 p.u.，均已低于线路绝缘，均已低于线路绝缘水平，水平，所以一般不再采取其他措施所以一般不再采取其他措施。u在超高压电力系统中，断路器都带有并联电阻，基本上消除在超高压电力系统中，断路器都带有并联电阻，基本上消除了电弧的重燃了电弧的重燃，在，在330kV电力系统中测到的最大过电压只有电力系统中测到的最大过电压只有1.19 p.u.。61l l11.1 11.1 工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）l l11.2 11.2 谐振过电压谐振过电

39、压谐振过电压谐振过电压l l11.3 11.3 间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压l l11.4 11.4 切除空载线路过电压切除空载线路过电压切除空载线路过电压切除空载线路过电压l l11.5 11.5 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压l l11.6 11.6 切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压在超高压、特高压系统中，是决定电网绝缘水平的重要因素在超高压、特高压系统中，是决定电网绝缘水平的重要因素 正常合闸 零初始

40、条件自动重合闸 非零初始条件63l l11.5 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压l l11.5.1 11.5.1 过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程l l11.5.2 11.5.2 影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素l l11.5.3 11.5.3 限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压一、正常合闸过电压一、正常合闸过电压最严重的情况最严重的情况：在电源：在电源为幅值时合闸为幅值时合闸。初始条件初始条件t=0时，时，uC=0，i=0u由于损耗

41、，实际最大值低于由于损耗，实际最大值低于2Em。u电容效应使交流电压升高，我国实测最大电容效应使交流电压升高，我国实测最大为：为：1.9-1.96p.u.二、自动重合闸过电压二、自动重合闸过电压断开后，健全线路残余电压为平均残余电荷通过线路泄漏电阻入地。残余电荷通过线路泄漏电阻入地。设线路残余电压下降了设线路残余电压下降了30%线路上过电压最大值线路上过电压最大值66l l11.5 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压l l11.5.1 11.5.1 过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程l l11.5.2 11.5.2 影响过电压的因素影响过电压的因

42、素影响过电压的因素影响过电压的因素l l11.5.3 11.5.3 限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压（1 1）合闸相位）合闸相位合闸不合闸不发生发生在电源电势幅值时，则合闸过电压较低。在电源电势幅值时，则合闸过电压较低。（2 2）线路损耗）线路损耗线路损耗能减弱振荡，从而降低过电压。线路损耗能减弱振荡，从而降低过电压。（3）线路残余电压与极性）线路残余电压与极性一般会在一般会在0.3-0.5s内使残余电压下降内使残余电压下降11%-30%。（4 4）母线上出线数）母线上出线数使被合闸线的起始电压与稳态电压的差值减小

43、。使被合闸线的起始电压与稳态电压的差值减小。68l l11.5 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压l l11.5.1 11.5.1 过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程l l11.5.2 11.5.2 影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素l l11.5.3 11.5.3 限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压（1 1）采用带并联电阻的断路器）采用带并联电阻的断路器（2 2）同相位合闸同相位合闸选相合闸选相合闸（3 3）消除和削弱线路残余电压）消除和

44、削弱线路残余电压u单相自动重合闸，避免形成残余电压单相自动重合闸，避免形成残余电压。u线路侧装设电磁式电压互感器，泄放残余电荷。线路侧装设电磁式电压互感器，泄放残余电荷。（4 4）装设避雷器装设避雷器71l l11.1 11.1 工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）工频过电压（工频电压升高）l l11.2 11.2 谐振过电压谐振过电压谐振过电压谐振过电压l l11.3 11.3 间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压l l11.4 11.4 切除空载线路过电压切除空载线路过电压切除空载线路过电压切除空载线路过

45、电压l l11.5 11.5 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压l l11.6 11.6 切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压72l l11.6 切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压l l11.6.1 11.6.1 过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程l l11.6.2 11.6.2 影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素l l11.6.3 11.6.3 限制过电压的措施限制过电压的措施限制过

46、电压的措施限制过电压的措施11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压流过断路器K的电流可视为电感性的励磁电流，为变压器额定电流的0.5%4%。由于励磁电流很小，而断路器的去游离作用又很强，故当电流不为零时，就会发生强制熄弧的截流现象截流现象。u磁场能量全部转变为电场能量，产生过电压。回路储存的总能量:u考虑损耗（磁滞、涡流损耗，铜耗）过电压倍数为过电压倍数为m一般小于0.5幅值处被截断，=90，过电压最大值：76l l11.6 切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压l l11.6.1 11.6.1 过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程l l1

47、1.6.2 11.6.2 影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素l l11.6.3 11.6.3 限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压（1）断路器灭弧性能n灭弧性能好的断路器，过电压高。n当变压器引线电容较大时，过电压也比较小。（2）变压器特性优质铁磁材料使变压器的励磁电流减小很多；纠结式绕法、静电屏蔽等使对地电容CT有所增大，过电压有所降低。n在中性点直接接地的电力系统中，这种过电压一般不超过3p.u.；n在66kV及以下的中性点不接地电力系统中，一般不超过4 p.u.。n当开断具有冷轧硅钢

48、片的变压器时，过电压一般不超过2.0 p.u.，可不采取保护措施 78l l11.6 切除空载变压器过电压切除空载变压器过电压l l11.6.1 11.6.1 过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程过电压产生的物理过程l l11.6.2 11.6.2 影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素影响过电压的因素l l11.6.3 11.6.3 限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施限制过电压的措施11 11 电力系统内部过电压电力系统内部过电压安装避雷器u过电压持续时间短、能量小，用避雷器可有效限制。u考虑到一般变压器高压绕组的绝缘裕度较中压和低压绕组低，以及限制大气过电压和其他类型操作过电压的需要，高压侧总装有避雷器。