高电压知识点

精品文档 1欢迎下载 1 1 高压输电的必要性 高压输电的必要性 能源基地通常远离用电负荷中心 因此就需要大容量 远距离输电 而输电线路的传输容量主要受线损与发热 线路电压降 电力系统 稳定这 3 个主要因数的影响 所以要增大传送功率或者传输距离 都必须提高输电电压 2 2 电负性电负性 原子在分子中吸附电子的能力 电负性越大 吸引电子能力越大 这是一个无量纲的数 电离的形式 电离的形式 热电离 光电离 碰撞电离 分级电离 3 3 带电质点的消失形式带电质点的消失形式 带电质点在电场作用下作定向运动 消失于电极上 形成外环路电 流 带电质点的扩散和复合使带电质点在放电空间消失 4 4 自持放电自持放电 外施电压就能维持间隙中的电离过程 不需要外电子因素 5 5 二次电子的产生机制与气压二次电子的产生机制与气压 p p 气隙长度 气隙长度 d d 的乘积的乘积 pd pd 有关 有关 pd 值越小时自持放电的条件可用汤逊理论汤逊理论来说明 pd 值较大时则用流流 注理论注理论解释 6 6 电晕放电电晕放电 不均匀电场中放电 间隙击穿前在高场强区 曲率半径较小的电极表 面附近 会出现蓝紫色的晕光 称为电晕放电 电晕放电 7 电晕放电危害 电晕放电危害 输电线路发生电晕会引起功率损耗 其次 形成 精品文档 2欢迎下载 高频电磁波对无线电广播和电视信号产生干扰 而且电晕放点会产 生噪音 电晕放电解决途径电晕放电解决途径 限制导线的表面场强值 通常时以好天气时导线 电晕损耗接近于零的条件来选择架空导线尺寸 对于超高压和特高 压来说 采用分裂导线 即将每相线部分分裂成几根并联的导线 分裂导线超过两根时 通常布置成圆的内接正多边形的顶点 8 放电的极性效应放电的极性效应同一间隙在不同电压极性下的起始电压不同 击 穿电压也不同 9 放电时延放电时延施加冲击电压经时间 t1 后电压值达静态击穿电压 U0 但此时间隙不会击穿 从 t1 至间隙击穿所需的时间 10 50 50 放电电压放电电压多次施加电压时有半数会导致击穿的电压值 Ub50 11 伏 秒特性伏 秒特性在同一冲击电压波形下 击穿电压值与放电时延 或 电压作用时间 有关 这一特性 12 2 提高气隙击穿电压方法提高气隙击穿电压方法 改善电场分布使之尽量均匀 采用绝缘屏障 采用高电压 采用高抗电强度气体 采用高真空 13 13 均压环作用均压环作用 减弱电极边缘的场强 而且由于流经均压环与介质表面间的分布电 容电流 部分补偿了介质的对地电容电流 改善了电压分布 从而 精品文档 3欢迎下载 提高了闪络电压 14 14 影响污闪电压的因数影响污闪电压的因数 污秽的性质和污染程度 湿润的方式 泄露距离 外施电压的形式 15 15 防止污闪的措施防止污闪的措施 定期或不定期的清扫 使用防污闪涂料或进行表面处理 加强绝缘和采用耐污绝缘子 使用其他材质的绝缘子 16 16 影响液体介质击穿的因素影响液体介质击穿的因素 杂质的影响 温度的影响 油体积的影响 电压形式的影响 17 17 固体介质击穿分类固体介质击穿分类 电击穿 热击穿 电化学击穿 17 17 视在放电量可能比真实放电量小得多视在放电量可能比真实放电量小得多 公式公式 P68P68 精品文档 4欢迎下载 18 预防性实验预防性实验分为破坏性实验 耐压实验 和非破坏性实验 非破坏性实验非破坏性实验 在较低的电压下或用其他不会损伤绝缘的办法来测量 绝缘的各种特性 从而判断绝缘的内部缺陷 19 9 绝缘电阻绝缘电阻 加直流电压直流电压于电介质 经过一定时间极化过程结束后 流经电介质的泄露电流对应的电阻 是反应电气设备和电气线路绝 缘性能最基本的指标之一 20 20 吸收比吸收比 电流衰减过程中的两个瞬时测得的电流值或相应的绝缘电阻值之比 被试样品加压 60s 的绝缘电阻与加压 15s 的绝缘电阻之比 21 21 介质损耗正切角介质损耗正切角 tgtg 他是交流电压作用下电介质中电流的有 功分量和无功分量的比值 无量纲 反应的是电介质内单位体积中 能量损耗的大小 22 22 西林电桥基本原理西林电桥基本原理 P80P80 精品文档 5欢迎下载 23 23 热导池监测器热导池监测器是用来检测气体中氢气的 同时也可检测氧气 氢焰监测器氢焰监测器用来检测烃类气体 CO CO2 转化为 CH4 其具有更高的 灵敏度 24 对特高压实验变压器特高压实验变压器 只有在 2 3 的额定电压下才能长期运行 25 当需要更高电压等级的实验变压器时 常用几个变压器串接的方 法 构成串接实验变压器 串接实验变压器 26 26 利用系数公式利用系数公式 P94P94 27 27 冲击电压发生器冲击电压发生器 P101P101 C2 的充电过程形成波头波头 波头时间与 Rd Rf C2 有关 C1 C2 并联放电过程形成冲击电压波尾电压波尾 波尾时间主要与常数 C1Rt 有关 所以调节 Rt 和 Rf 的阻值 可以调节冲击电压的波形 Rf 的 大小决定了波头的长短 称为波头电阻波头电阻 Rt 的大小决定了波长 所以称为波尾电阻 波尾电阻 28 电磁波的传播过程就叫做波过程波过程 29 电力系统中出现的过电压都是以波的形式出现的 掌握了波的传 播过程及其规律 是研究电力系统过电压的理论基础 30 在无损均匀线路中 某一点正 反方向电压波形与电流波的比值 是一个常数 Z 该常数具有量纲 你懂的 称为导线的波阻抗 波阻抗 31 架空导线波阻抗公式 P122 32 行波在均匀无损单根导线长传播的基本规律 4 4 个方程个方程 P124 精品文档 6欢迎下载 33 折射电压波与入射电压波的比值称为电压波折射系数电压波折射系数 反射电压波与入射电压波的比值 称为电压波反射系数 电压波反射系数 P125 有公 式 34 P128 P1294 P128 P129 陡度公式及例题陡度公式及例题 35 冲击电晕出现后 使导线的有效半径增大 其自波阻抗相应减小 而互波阻抗并不改变 所以线间耦合系数线间耦合系数增大 36 入口电容入口电容 当分子变电所防雷保护时 因雷电冲击波作用时间很 短 由实验可知 流经变压器电感中的电流很小 可忽略其影响 则变压器可用归算至首端的对地电容来代替 37 绕组间波的传递的传递包含静电耦合静电耦合和电磁耦合 电磁耦合 传递电压的电磁分量与变压比有关 静电耦合分量静电耦合分量 他的大小决定 于高低压绕组之间的电容 低压绕组对地电容及入射波的陡度 38 雷电流雷电流 直接雷击时 通过被击物体 避雷针 输电线 树木或其 他物体 而泄入大地的电流 或者这样 规程规定 雷电流是指雷击 于 Rj 30 欧的低接地电阻物体时 流过该物体的电流 39 国外实测结果表明 负极性雷占负极性雷占绝大多数 加之负极性的冲击过 电压线路传播时衰减小 对设备危害大 所以防雷计算一般按负极 性考虑 40 线路防雷计算 规程规定如雷电流波头时间为 2 62 6 微秒微秒 41 41 单根避雷线保护范围单根避雷线保护范围 P150P150 42 避雷器的种类有保护间隙保护间隙 管式避雷器 阀式避雷器 管式避雷器 阀式避雷器 精品文档 7欢迎下载 43 避雷器放电时 强大的冲击电流泄入大地 大电流过后 工频电 流将沿原冲击电流的通道继续流过 此电流称为工频续流 工频续流 44 44 保护间隙保护间隙 优点是 结构简单 价廉 缺点是 保护效果差 与被保护设备的伏秒特性不易配合 动作后产生的截波 对变压器 闸间绝缘有很大威胁 管式避雷器管式避雷器 伏秒特性陡 放电分散性大 动作产生截波 放电特 性受大气影响 故他主要用于保护线路弱绝缘 以及电站的进线保 护段 45 我们把流过避雷器的冲击电流的一定幅值 在阀片电阻上产生的 最大压降称为残压残压 urur 残压与灭弧电压之比叫做保护比保护比 当然保护 比越小小越好 46 这种埋入大地中并直接与大地接触的金属导体叫做接地体接地体 也叫 作接地装置接地装置 47 接地分类 工作接地作接地 保护接地保护接地 防雷接地防雷接地 静电接地静电接地 48 火花效应火花效应 同一接地装置在幅值甚高的冲击 雷 电流作用下 其 接地电阻要小于工频电流的数值 49 雷电流的等效频率高就会使接地体自身的电感呈现影响 阻止电 流向接地远方流动 对于长度大的接地体 这种影响更为明长度大的接地体 这种影响更为明 显 显 电容效应 电容效应 电容上电压高于电源电动势 50 电感效应电感效应 接地体得不到充分利用 接地体的电阻值高于工频接 地电阻 51 电力系统中 线路绝缘线路绝缘的耐受能力强 变电所变电所次之 发电机发电机最弱 精品文档 8欢迎下载 若发电厂 变电所的设备保护不完善 往往会引起设备的绝缘损坏 影响安全供电 52 输电线路防雷 4 4 道防线道防线 防止雷直击导线 防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络 防止雷击闪络后转化为稳定的工频电弧 防止线路中断供电 53 3 雷击塔顶时的过电压公式雷击塔顶时的过电压公式 P169P169 54 防止雷电波入侵变电所 损害电气设备 保护措施保护措施 使用阀式避雷器 限制来波的幅值 距变电所适当的距离内 装设可靠的进线保护段 利用导线高幅值 入侵波所产生的冲击电晕 降低入侵波得陡度和幅值 利用导线自 身的波阻抗限制流过阀式避雷器的冲击电流幅值 55 安装避雷器安装避雷器是限制变电所入侵波的主要措施 56 对 35 110KV 线路 并不要求全线路架设避雷线进行保护 但在 靠近变电所 1 2km 范围内应装设避雷线 避雷针或其他避雷装置 通常称此线段为进线段 进线段 57 变压器中性点对地绝缘的 2 2 中设计方案中设计方案 全绝缘 全绝缘 中性点处的绝缘水平与相线端的绝缘水平相等 分级绝缘分级绝缘 中性点处的绝缘水平低于相线端的绝缘水平 58 由高电压侧遭雷击 避雷器动作 作用于低压绕组的电流通过电 精品文档 9欢迎下载 磁耦合又变换到高压侧的过程就做反变换 反变换 59 如低压侧线路落雷 作用在低压侧的冲击电压按变压比感应到 高压侧 由于低压绝缘侧绝缘裕度比高压侧大 故有可能在高压侧 引起先击穿 这个过程叫做正变换 正变换 60 为了防止正 反变换出现的过电压 可能在低压侧每相上装一直 避雷器 使配点变压器的防雷保护得以改善 61 经验表明 为使一般电机的匝间绝缘不致损坏 需将来波陡度限 制在 5KV 每微秒下 若电机中性点不引出 需将侵入波陡度限制在 2KV 每微秒以下 使他不至于损坏中性点绝缘 使他不至于损坏中性点绝缘 62 在电力系统内部 由于断路器的操作或发生故障 使系统参数发 生变化 引起电网电磁能量的转化或传递 在系统中出现过电压 这种过电压称为内部过电压 内部过电压 63 内部过电压的幅值 震荡频率以及持续时间不同 通常可按产生 的原因将内部过电压分为操作过电压操作过电压和暂时过电压 暂时过电压 64 若以持续时间长短来区分 对其频率为 50Hz 的电网 一般持续 时间在 0 1s 以内的过电压称为操作过电压 持续时间长的过电压则 称为暂时过电压暂时过电压 暂时过电压对正常运行的电气设备的危害取决于 其幅值和持续的时间 65 电容上的电压高于电源电动势的现象 称为电容效应 为电容效应 66 66 工频电压升高的原因工频电压升高的原因 空载长线的电容效应 不对称短路引起的工频电压升高 精品文档 10欢迎下载 突然甩负荷引起工频电压升高 67 电网频率为 50Hz 时 电磁波的波长为 v f 3x10 的 5 次方 50km l 的长度相当于 1 4 波长 因此也称为 1 41 4 波长谐振 波长谐振 68 单相接地三相系统中 其中一相和大地发生了短路 是电力系统电力系统 常见的一种故障 常见的一种故障 69 一般情况下 大方式运行大方式运行时单相接地因数大 70 70 常见的操作过电压有常见的操作过电压有 中性点不接地系统中电弧接地过电压 空载线路合闸过电压 切换空载线路过电压 切除空载变压器过电压 71 71 限制空载线路合闸过电压的措施限制空载线路合闸过电压的措施 降低线路的稳态电压分量 限制其自由分量 降低工频电压升高 断路器装设并联电阻 控制合闸相位 消除线路上的残余电荷 装设避雷器 72 72 断路器装设并联电阻断路器装设并联电阻 线路合闸顺序 第一阶段 电阻 R 合闸 即将 R 与辅助触头串联 第二阶段大约经过 8 15ms 主触头闭合 将 R 短接 电源直接与线 精品文档 11欢迎下载 路相联 完成合闸 73 73 在断路器装设分闸电阻在断路器装设分闸电阻 分闸电阻有时也叫并联电阻 与合闸电 阻相反 在切除线路时 先打开触头 当经过一段时间 辅助触 头才打开 74 弧道中电流被突然截住的现象称为截流截流 75 75 切除空载变压器过电压的特点切除空载变压器过电压的特点是幅值高 频率高 但持续时间短 能量小 因此限制并不困难 只要在变压器任一侧装上普通阀式避 雷器就可以限制这种过电压 76 频率频率 VFTOVFTO 的主要的主要 3 3 个成分个成分 几十至数百千赫的基本震荡频率 此 频率电压由整个系统决定 绝缘设计不取决于其数值 数十兆的高频震荡 由行波在 GIS 内发展形成 使构成 VFTO 的主要 成分 决定于绝缘设计 高达数百兆赫的特高频震荡 其幅值较低 77 77 电感电容等效计算电感电容等效计算 P217 219P217 219 78 78 绝缘配合绝缘配合就是综合考虑电气设备在电力系统中可能承受的各种电 压 工作电压及过电压 保护装置的