第六节 工频电压升高.ppt

第六节工频电压升高 空载长线电容效应引起的工频电压升高不对称短路引起的工频电压升高甩负荷引起的工频电压升高 工频电压升高在绝缘裕度较小的超高压输电系统中受到很大的注意的原因如下 由于工频电压升高大都在空载或轻载条件下发生 与多种操作过电压的发生条件相同或相似 所以它们有可能同时出现 相互 叠加 所以在设计高电压的绝缘时 应计及它们的联合作用 工频电压升高是决定某些过电压保护袈置工作条件的重要依据 所以它直接影响避雷器的保护特性和电力设备的绝缘水平 由于工顿电压升高是不衰减或弱衰减现象 持续的时间很长 对设备绝缘及其运行条件也有很大的影响 一 空载长线电容效应引起的工频电压升高 输电线路在长度不很大时 可用集中参数的电阻 电感和电容来代替 图9 15 a 给出了它的T型等值电路 由于线路空载 可简化成一R L C串连电路 如图9 15 b 所示 一般R要比XL和XC小得多 而空载线路的工频容抗XC又要大于工频感抗XL 因此在工频电势的作用下 线路上流过的容性电流在感抗上造成的压降将使容抗上的电压高于电源电势 若忽略R的作用 则 由于电感与电容上的压降反相 且 可见电容上的压降大于电源电势 如图9 15 c 所示 随着输电电压的提高 输送距离的增长 在分析空载长线的电容效应时 也需要采用分布参数等值电路 但基本结论与前面所述者相似 为了限制这种工频电压升高现象 大多采用并联电抗器来补偿线路的电容电流以削弱电容效应 效果十分显著 二 不对成短路引起的工频电压升高 不对称短路是电力系统中最常见的故障形式 当发生单相或两相对地短路时 健全相上的电压都会升高 其中单相接地引起的电压升高更大一些 此外 阀式避雷器的灭弧电压通常也就是根据单相接地时的工频电压升高来选定的 所以下面只讨论单相接地的情况 单相接地时 故障点各相的电压 电流是不对称的 为了计算健全相上的电压升高 通常采用对称分量法和复合序网进行分析 不仅计算方便 且可计及长线的分布特性 当A相接地时 B C两健全相上电压的模值为 K为接地系数 它表示单相接地故障时健全相的最高对地工频电压有效值与无故障时对地电压有效值之比 按电网中性点接地方式分析健全相电压升高的程度 对中性点不接地 绝缘 的电网 X0取决于线路的容抗 故为负值 单相接地时健全相上的工频电压升高约定为额定 线 电压Un的1 1倍 避雷器的灭弧电压按110 Un选择 可称为 110 避雷器 对中性点经消弧线圈接地的35 60kV电网 在过补偿状态下运行时 X0为很大的正值 单相接地时健全相上电压接近等于额定电压Un 故采用 100 避雷器 对中性点有效接地的110 220kV电网 X0为不大的正值 其中X0 X1 3 单相接地时健全相上的电压升高不大于1 4UA0 0 8Un 故采用的是 80 避雷器 当输电线路在传输较大容量时 断路器因某种原因而突然跳闸甩掉负荷时 会在原动机与发电机内引起一系列机电暂态过程 它是造成工频电压升高的又一原因 在发电机突然失去部分或全部负荷时 通过激磁绕组的磁通因须遵循磁链守恒原则而不会突变 与其对应的电源电势Ed 维持原来的数值 原先负荷的电感电流对发电机主磁通的去磁效应突然消失 而空载线路的电容电流对主磁通起助磁作用 使Ed 反而增大 要等到自动电压调节器开始发挥作用时 才逐步下降 三 甩负荷引起的工频电压升高 另一方面 从机械过程来看 发电机突然甩掉一部分负荷后 因原动机的调速器有一定惯性 在短时间内输入原动机的功率来不及减少 将使发电机转速增大 电源频率上升 不但发电机的电势随转速的增大而升高 而且还会加剧线路的电容效应 从而引起较大电压的升高 在一般情况下 220kV及以下的电网中不需要采取特殊措施来限制工频电压升高在330 500kV超高压电网中 应采用并联电抗器或静止补偿装置等措施 将工频电压升高限制到1 3 1 4倍相电压以下 在考虑线路的工频电压升高时 如果同时计及空载线路的电容效应 单相接地及突然甩负荷等三种情况 那么工频电压升高可达到相当大的数值 实际运行经验表明 小结 工频电压升高的倍数虽然不大 一般不会对电力系统的绝缘直接造成危害 但是它在绝缘裕度