电力系统过电压与绝缘配合.pptVIP

第三篇电力系统过电压与绝缘配合 概念 过电压 电力系统在运行中出现的可能危及绝缘的各种高电压 绝缘配合 确定各种设备应有的绝缘水平及相互之间的配合关系 研究各种过电压的产生机理 发展过程 影响因素 防护措施等 第7章输电线路和绕组中的波过程 波的传播过程 图7 1波颜均匀无损导线传播示意图 必须用分布参数电路分析 线路上电压 电流是距离和时间的函数 图7 2电压波沿线路的分布 即 7 1波沿均匀无损单导线的传播 一 波动方程及其解 图7 3均匀有损单导线分布参数等值电路 图7 4均匀无损单导线分布参数单元等值电路 均匀有损单导线分布参数等值电路 忽略对地电导 导线电阻 均匀无损单导线分布参数等值电路 由图可得 推导可得 波动方程 解得通解 注 前行波 沿x轴正向传播 反行波 沿x轴反向传播 简记为 二 波速波阻抗 波速 电缆 其值决定于导线周围的介质 特点 其值决定于导线周围介质和几何尺寸 与线路长度无关 电压波与电流波之间的一个比例常数 不产生能量损耗 电缆 L0小 C0大Z 10 50 7 2行波的折射和反射 不同波阻抗的线路连接点 节点行波的折射和反射 行波投射到节点时 电磁能量重新分配 节点处出现电压 电流 折 反射 一 折射系数和反射系数 无穷长直角波u1f沿线路Z1传向线路Z2 电压反射系数 电压折射系数 二 几种特殊端接情况下的波过程 一 线路末端开路 三 Z2 Z1 四 Z2 Z1 三 集中参数等值电路 彼得逊法则 已知波通过节点后各线路上Z2的折射电压 求Z2的折射电压时 可将其转化为集中参数的等值电路来分析 彼德逊等值电路 等效电源电源电压2u1f电源内阻为Z1 图7 11线路接有集中参数的彼德逊等值电路 适用范围 节点后各线路无反射波 或反射波未到考查点 线路中接有集中参数的元件 四 波通过串联电感或并联电容 一 波通过串联电感 据彼德逊等值电路有 图7 5波通过串联电感 解得 线路1中的反射电压波 t 0 二 波通过并联电容 据彼德逊等值电路有 解得 图7 6波通过并联电容 线路时间常数 t 0 线路1中的反射电压波 7 3行波的多次折 反射 多种不同波阻抗线路连接 在连接点 节点 之间出现波的多次折 反射 分析方法 网格图法 图7 14计算波的多次折 反射的网格图法 结点A B折 反射系数 经过n次折反射 线路2上电压 可见入侵波为无穷长直角波时 线路 上电压最终值与中间线段无关由初值向最终变化过程中 线路 上电压波形与z0有关 将各参数表达式代入 得 7 4波在多导线系统中的传播 n导线系统 每根导线对地电位决定于系统中所有导线上的电荷 图7 17n根平行导线及其镜像 电位方程等式右侧各项同乘以 k导线电流 若线路中同时存在前行波和反行波时 则有 多导线系统波过程分析 列出电位方程 加入边界条件求解 例1如图示雷击杆塔顶 求线路绝缘所受的过电压 解 两导线系统 电位方程 边界条件 i2 0 导线2对地绝缘 图7 18避雷线与导线间的耦合系数 线路绝缘承受的过电压 例2平行多导线系统的等值波阻抗 因三相线路对称 即有 波同时作用于三相电路时 三相等值波阻抗 引起能量损耗的因素有 1 电阻 包括 导线电阻和大地电阻 2 电导 包括 线路绝缘泄漏电导与介质损耗 3 冲击电晕 7 5波在有损线路上的传播 一 线路电阻和电导的影响 引起波的衰减和变形 图7 20有损导线分布参数等值电路 影响3 使行波波速减小 0 75C 影响4 使行波波阻抗减小20 30 7 5变压器绕组中的波过程 变压器绕组遭受线路传入的过电压作用 使绕组中产生电磁振荡过程 绕组中的波过程 导致 主绝缘过电压纵绝缘过电压 变压器绕组中的波过程与下述因素有关 1 绕组的接法 星形 Y 或三角形 2 中性点接地方式 接地或不接地 3 进波情况 一相 两相或三相进波 一 单相绕组中的波过程 简化等效电路 假定电气参数在绕组各处均相同 即绕组均匀 2 忽略电阻和电导 3 不单独计各种互感 而把它们的作用归并到自感中 图7 22单相绕组的等效电路 图7 23t 0瞬间绕组等效电路 a 绕组的初始电位分布 图7 24不同下绕组电位起始分布 a 绕组末端接地 b 绕组末端开路 可见时 一般变压器 中性点接地与否 对初始电位影响不大 初始电位最大梯度出现在绕组首端 平均电位梯度 下降 最大电位梯度下降 起始电位分布的均匀性改善 从降低陡度要求 越小越好 波到达绕组首端瞬间 其对来波的影响 可用一等值电容来表示CT 变压器的入口电容 C 绕组总的对地电容FK 绕组总的纵向电容F 变压器入口电容值 t b 绕组的稳态 t 电位分布 t 绕组末端接地 最大电位出现在距首端l 3处 其值可达1 4U0绕组末端开路 最大电位出现在末端 其值可达1 9U0 结论 1 振荡过程中最大电位 末端开路时出现在绕组末端 其值可达1 9U0绕组末端接地 出现在距首端l 3处 其值可达1 4U0 2 振荡过程中最大电位 末端接地 或开路 均出现在绕组首端 其值为 3 振荡过程与入侵波的幅值 波形有关 波头越陡 振荡过程越激烈 绕组各点的最大电位及电位梯度越高 二 变压器对过电压的内部防护措施 思路 改善变压器绕组电容参数 使起始电位分布和稳态电位分布接近 减弱振荡过程 一 补偿对地电容电流 横向补偿 采用静电屏 静电环 静电匝措施 以补偿对地电容 C 以使纵向电容 K上电压降均匀 从而使起始电位分布均匀化 图7 电容补偿原理图 a 全补偿 b 部分补偿 二 增大纵向电容 纵向补偿 原理 加大纵向电容K0值 使对地电容C0的影响相对减小 使绕组起始电位分布均匀化 沿绕组压降线性化 方法 采用纠结式绕线 纠结式绕组 三 三相绕组中的波过程 一 星形接法中性点接地 Y0 可视为三个独立的末端接地的绕组 按单相绕组波过程处理 二 星形接法中性点不接地 Y 如果三相同时进波 与末端绝缘的单相绕组的分析方法相同 中性点处的最大电压可达首端电压的两倍左右仅有一相进波 因绕组对冲击电压的阻抗远大于线路波阻抗 可视线路波阻抗为0 未进波相绕组首端可视为接地 据此分析可知 中性点稳态电压为U0 3 最大电压2 3U0 三 三角形接法 单相进波 导线1进波时 导线2 3可视为接地 振荡中最大电压在绕组中部 数值接近2U0 四 波在变压器绕组间的传递 一 静电感应 电容传递 通过绕组之间的电容耦合而传递过来 只要用一只阀式避雷器FV接在任一相出线端上 就能为整个三相绕组提供保护 二 电磁感应 磁传递 因磁耦合产生 只是在低压绕组进波时 才有可能在高压绕组中引起危险 依靠紧贴每相高压绕组出线端安装的三相避雷器对过电压进行保护 四 波在变压器绕组间的传递 一 静电感应 电容传递 通过绕组之间的电容耦合而传递过来 只要用一只阀式避雷器FV接在任一相出线端上 就能为整个三相绕组提供保护 保护 二 电磁感应 磁传递 因磁耦合产生 只是在低压绕组进波时 才有可能在高压绕组中引起危险 依靠紧贴每相高