电力系统操作过电压.ppt

笫五章 电力系统的工频过电压 一 过电压的分类 过电压 大气过电压 内部过电压 操作过电压 暂时过电压 暂时过电压包括谐振过电压及工频过电压 二 工频过电压 1 定义在正常或故障时 电力系统中所出现的幅值超过最大工作相电压 频率为工频 50Hz 或接近工频的过电压称为工频过电压 2 特点 1 它的大小会直接影响操作过电压的实际幅值 2 它的大小会影响保护电器的工作条件和保护效果 3 工频电压升高使断路器操作时流过其并联电阻的电流增大 4 持续时间长 对设备绝缘及其运行性能有重大影响 3 分析结论 1 工频过电压就其过电压倍数的大小来讲 对系统中正常绝缘的电气设备一般不够成危险 2 对于超高压系统 决定电气设备的绝缘水平将起愈来愈大的作用 常见类型 空载线路电容效应引起的电压高 不对称短路时正常相上的工频电压升高甩负荷引起发电机加速而产生的电压升高 三 空载线路电容效应引起的工频过电压 1 线路较短时 1 等值电路图和相量图 从相量图看出 由于空载线路的电容效应 空载线路末端电压较线路首端电压有较大的升高 电容效应 在无负载电流的情况下 回路中流过容性电流 于是线路末端将有较大的电压升高 2 线路较长时 1 等值电路图 2 线路距末端X处电压分布 式中 系统电源电压 导线波阻 系统电源的等效电抗 光速 该点到线路终端的距离 电源角频率 线路长度 线路末端电压最高 线路长度L越长 末端电压升得越高 但由于受线路电阻和电晕损耗的限制 一般不会超过2 9倍 当 即空载线路末端电压恒比首端电压高 且线路越长 末端电压越高 这种现象称为长输电线路的电容效应 又称为费兰梯效应 5 工频电压及其影响因素 a 与电源容量有关 电源容量越小工频电压升高越严重 b 通过补偿电容电流 可削弱电容效应以降低工频过电压 双电源的线路中 合闸时电源容量大的一侧先合闸 从电源容量小的一侧先分闸 四 不对称短路引起的工频电压升高 对于中性点不接地系统 当单相接地时 健全相的工频电压升高约为线电压的1 1倍 因此 在选择避雷器时 灭弧电压取110 的线电压 称为110 避雷器对中性点经消弧线圈接地系统在过补偿时 单相接地时健全相上电压接近线电压 因此在选择避雷器灭弧电压时 取100 的线电压 称为100 避雷器对中性点直接接地系统单相故障接地时 健全相电压约为0 8倍线电压 对于该系统避雷器的最大灭弧电压取为最大线电压的80 称为80 避雷器 五 甩负荷时引起的工频电压升高 六 工频电压升高的限制措施1 利用并联电抗器补偿空载线路的电容效应2 利用静止补偿装置 SVC 限制工频过电压3 采用良导体地线降低输电线路的零序阻抗 第二节 谐振过电压 一 谐振过电压及其分类 1 谐振过电压定义 具有电感电容等元件的电力系统可以构成一系列不同自振频率的振荡回路 当系统进行操作或发生故障时 某些振荡回路就有可能与外加电源发生谐振现象 导致系统中某些部分 或设备 上出现过电压 这就是谐振过电压 2 按其性质可分为三类 1 线性谐振 2 铁磁谐振 3 参数谐振 二 铁磁谐振的基本原理 1 铁磁谐振 产生谐振条件 2 物理过程 1 串联铁磁谐振回路的伏安特性 2 分析时注意 产生铁磁谐振的必要条件 正确分析平衡点的稳定性 3 主要特点 1 对于一定的值当都可能产生铁磁谐振 2 谐振一旦激发 将发生相位反倾现象 并产生过电压和过电流 3 铁芯的饱和会限制过电压的幅值 三 几种常见的谐振过电压 1 传递过电压 发生于中性点绝缘或经稍弧线圈接地的电网中 通过静电耦合和电磁耦合 在变压器的不同绕组之间或相邻的输电线路之间发生电压的传递 耦合回路在不利参数配合下将出现线性或铁磁谐振过电压 2 断线引起的谐振过电压 由于线路故障断线 断路器的不同期切合和熔断器的不同期熔断时而形成 限制断线过电压可采取以下措施 1 保证断路器的三相同期动作 不采用熔断器 2 加强线路的巡视和检修 预防发生断线 3 断路器操作后有异常情况 可立即复原 并进行检查 4 在中性点接地电网中 操作中性点不接地的负载变压器时 应将变压器中性点临时接地 3 电磁式电压互感器饱和引起的谐振过电压 在接有Y0接线的电磁式电压互感器的中性点不接地系统中 当出现某些扰动 使电压互感器各相电感的饱和程度不同时 有可能出现较高的中性点位移电压而激发起谐振过电压 常见的扰动有 电压互感器的突然合闸 由于雷击或其他原因发生瞬间单相弧光接地 传递过电压 限制措施 1 选用励磁特性较好的电压互感器或改用电容式电压互感器 2 在电磁式电压互感器的开口三角绕组中加阻尼电阻 3 在母线上加装一定的对地电容 4 采取临时的倒闸措施 笫六章 电力系统操作过电压 操作过电压 操作过电压 是由系统中断路器操作中各种故障产生的过渡过程引起的 特点 幅值高 存在高频振荡 强阻尼 持续时间短的特点 一 一般特征 1 持续时间比较短 2 其幅值与系统相电压幅值有一定倍数关系 3 其幅值与系统的各种因素有关 有强烈的统计性 4 依据系统的电压等级不同 显示重要性也不同 5 在超高压系统中 它是决定系统绝缘水平依据之一 常见类型 中性点不接地系统弧光接地过电压空载线路合闸过电压切空载线路过电压切空载变压器过电压 二 间隙电弧接地过电压 1 产生原因 在中心点不接地系统中 当一相发生故障时 故障点的电弧熄灭和重燃 称之为间隙性电弧 引起电磁暂态的振荡过渡过程而引起的过电压 称之为间隙电弧接地过电压 2 单相接地电路图及相量图 3 分析 注意几点 1 应假设某故障相达到最大值时电弧接地 这是最严重情况 2 掌握某一状态 某一时间下电压初始值 稳态值 3 过电压的最大幅值可用下面公式估算过电压幅值 稳态值 稳态值 初始值 4 影响因素 1 电弧熄灭与重燃时的相位 2 系统的相关参数 3 中性点接地方式 5 限制措施 中性点安装消弧线圈 6 消弧线圈及其对限制电弧接地过电压的作用 1 消弧线圈 是一个铁芯有气隙的消弧线圈 它接在中性点与地之间 2 中性点经消弧线圈接地后的电路图及相量图 3 作用 当故障相接地 非故障相电流应包括原先通过的电容电流加上流过消弧线圈上电流 两者相位反向 使接地点电流 称经消弧线圈补偿后的残流 减少到足够少 使接地电弧很快熄灭且不易重燃 4 消弧线圈的补偿度 是消弧线圈电感电流补偿系统对地电容电流的百分数 有三种运行状态 欠补偿全补偿过补偿 三 空载线路分闸过电压 1 产生原因 在切除空载线路时 断路器触头间的电弧重燃 2 切除空载线路时的等值电路 用单相集中参数的简化等效电路来进行分析 触头间电压ur t 为 3 分析 注意 1 可从产生过电压最严重的状态下分析 2 把握好每一状态下起始和稳定值 3 只须考虑在振荡过程中产生的最大过电压幅值 5 限制措施 1 提高断路器灭弧性能 2 采用带并联电阻的断路器 四 空载线路合闸过电压 1 产生原因 在计划性合闸或自动重合闸时 由于系统中储能元件存在 状态的改变将引起振荡型的过渡过程 2 产生的物理过程 1 计划性合闸 2 自动重合闸 空载线路计划合闸过电压由于正常的运行需要而进行的合闸操作叫正常合闸 在电压峰值处合闸时过电压最大 电源电压变化是比较缓慢的 Em为稳态分量 12 1 2重合闸过电压自动重合闸是线路发生故障后 由继电保护系统控制的合闸操作 重合闸时在线路上可能出现的最大过电压幅值为3Em 波形如图12 2 b 所示 3 影响因素 1 合闸相位 2 线路残余电压的大小与极性 4 限制措施 1 采用带并联电阻的断路器 2 消除和削弱线路残余电压 3 同步合闸 4 安装避雷器 五 切除空载变压器过电压 1 切除空载变压器等值电路 2 产生原因 空载变压器切除前流过空载变压器的电流很小 当断路器