第七章 内部过电压

.,第七章内部过电压,.,内部过电压,.,内部过电压,.,我国电力系统绝缘配合要求内过电压倍数不大于下表所示的数值：,.,内部过电压,.,.,7-1工频过电压,.,.,工频过电压的危害,危害（1）由于工频电压升高大都在空载或轻载条件下发生，所以它们有可能同时出现、相互叠加（影响幅值）。（2）工频电压升高是决定某些过电压保护装置工作条件的重要依据，所以它直接影响到避雷器的保护特性和电力设备的绝缘水平。（3）由于工频电压升高是不衰减或弱衰减现象，持续时间很长，对设备绝缘及其运行条件也有很大影响（污秽绝缘子闪络、铁芯过热、电晕、油纸绝缘局放等）。,.,一、空载长线电容效应引起的工频电压升高,.,.,由于电感与电容上的压降反相，且UCUL，可见电容上的压降大于电源电势，如下图所示。,.,空载线路工频电压升高的根本原因在于线路中电容性电流在感抗上的压降使得电容上的电压高于电源电压。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、不对称短路引起的工频电压升高,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依据单相接地时的工频电压升高来选定的，所以下面将只讨论单相接地的情况。,.,单相接地时，采用对称分量法和复合序网进行分析。当A相接地时，可求得B、C两健全相上的电压为其中，Z0、Z1、Z2分别为从故障点看进去的网络零序、正序和负序阻抗。UA0为正常运行时故障点处的A相电压。,.,如再忽略各序阻抗中的电阻分量R0、R1、R2,且对于较大电源容量的系统，Z1Z2则健全相上电压为：,.,.,K的大小决定于X0/X1，而X0/X1又取决于系统中性点的接地方式。按电网中性点接地方式分别分析健全相电压升高的程度：对中性点不接地（绝缘）的电网(3,6,10kV)，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”。例如，10kV的最高运行线电压，按1.15Ue考虑，避雷器额定电压为12.7kV。,.,对中性点经消弧线圈接地的3560kV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”。例如35kV阀式避雷器的额定电压为41kV。,.,对中性点有效接地的110220kV电网，X0为不大的正值，其中X0/X13。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”。例如FZ-110J避雷器的额定电压为100kV。中性点直接接地系统中，采用良导体地线后可降低零序电抗X0，进而达到限制工频过电压的目的。工频过电压是决定避雷器额定电压（灭弧电压）的重要依据。（意义所在）,.,三、甩负荷引起的工频电压升高,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。,.,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。,.,实际运行经验表明：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；但在330500kV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（1.31.4）倍相电压以下。,.,7-2谐振过电压,.,.,.,.,.,.,.,铁磁谐振过电压,串联铁磁谐振电路,.,串联谐振回路的伏安特性,U=IUL-UcI,.,E与U曲线的相交点，就是满足上述平衡方程的点，即a1、a2、a3三个平衡点。利用小扰动法来判断各点的稳定性a1、a3稳定，a2不稳定a1点：ULUC，整个回路呈电感性，回路电流很小，两者都不高，不会产生过电压a3点：ULUC回路呈电容性，此时电流较大，在电感电容上都会产生较大的过电压，即串联谐振过电压,.,特点：（1）产生串联铁磁谐振的必要条件是：电感和电容的伏安特性必须相交，即（2）对铁磁谐振电路，在同一电源电势作用下，回路可能有不只一种稳定工作状态。（3）铁磁元件的非线性是产生铁磁谐振的根本原因。,.,常见的铁磁谐振过电压实例,.,为了防止和限制断线过电压，除了加强线路巡视和检修，避免断线外，常采用的措施：1）不采用熔断器，减少三相断路器的不同期操作，尽量使三相同期。2）在中性点有效接地系统中，操作时应将原来不接地的负载变压器中性点临时接地，以破坏形成铁磁谐振的条件。,.,.,限制措施：（1）改善电磁式电压互感器的激磁特性，或改用电容式电压互感器。（2）在电压互感器开口三角绕组中接入阻尼电阻。（3）在有些情况下，可在10kV及以下的母线上装设一组三相对地电容器，或用电缆段代替架空线段。（4）在特殊情况下，可将系统中性点临时经接地电阻接地或直接接地，或投入消弧线圈，也可以改变电路参数，消除谐振过电压。,.,.,.,操作过电压,电力系统中各种操作过电压的产生根源为电力系统内部储存的电磁能量发生交换和振荡。操作过电压的波形可归纳成两种典型的波形：1.在工频电压分量上叠加一高频衰减性振荡波；2.在工频电压分量上叠加一非周期性冲击波。,.,在断路器内安装并联电阻是降低多种操作过电压的有效措施，但这些操作过电压对并联电阻提出了不同的要求。采取折中方案：在220kV以下电网中，通常更多地倾向于采用以限制切空线过电压为主的中值