第8讲_操作过电压-合空线.ppt

第11讲操作过电压-合闸空载线路的过电压,屠幼萍80795842typ,在超高压、特高压系统中，是决定电网绝缘水平的重要因素,正常合闸零初始条件自动重合闸非零初始条件,合闸空载线路,1.产生合闸过电压的物理过程,正常合闸采用集中参数的型等值电路进行计算分析，线路长度在100km以下,单相集中参数等值电路,单相简化电路,R、L和C分别代表简化电路中电阻、电感和电容,电路方程式：,式中,包含两个分量：稳态分量-角频率与电源频率相同自由分量-角频率为0，取决于系统参数,如忽略回路电阻，=0，设合闸初相角，则,稳态分量最大值Ucm，反映空载线路的电容效应,0/在1.54的范围内,可能出现的最大过电压值估算,过电压倍数,为工频电压升高系数，为操作冲击系数,正常合闸，,Us：稳态值Ui：起始值,自动重合闸,发生单相接地故障，DL2三相跳闸，线路成为带接地故障的空载线路，DL1三相跳闸后，健全相分别在电容电流过零时熄弧，线路上留有残余电压，数值为,约0.5秒后，DL1自动重合闸，如果线路上的残余电荷没有释放掉，且健全相中有一相的电源电势达最大、极性与残余电压相反，则该相将出现的过电压幅值为,合闸空载线路过电压波形,正常合闸,自动重合闸,合闸速度愈低的断路器愈容易发生较大断口电压下的预击穿（如油断路器），0多处在最大值附近，幅值（反相）合闸几率较高，过电压高,正常合闸，即时最严重,2.影响因素,合闸相位（随机）,合闸速度较高时，预击穿可在任何相位下发生（如空气断路器），产生高幅值过电压的概率就小一些,采用选相合闸，使断路器在两触头电位极性相同或电位差接近于零时完成合闸操作,装有并联电抗器，残余电荷经电抗器的阻尼振荡放电，但其电阻阻值小，呈现的是弱阻尼，且补偿度高，振荡频率接近工频，重合闸时可能形成反相合闸。但其作用在于降低值,线路残余电荷的变化在自动重合闸的过程中（0.5秒），残余电荷的释放可降低重合闸过电压,线路绝缘子存在一定的泄漏电阻，按指数关系衰减，在0.30.5秒内残压下降1030%,线路侧电磁式PT，由线路电容、PT的激磁电感及等值电阻（约315k）构成阻尼振荡回路，几个工频周波内，残余电荷几乎可全部释放,线路损耗,电源容量电源容量小（xs大）、线路长，线路电容效应显著，稳态电压和过电压幅值上升,能量损耗引起自由分量的衰减，使过电压降低。来自两个方面：一是线路存在电阻，包括电源内阻及线路电阻；二是电晕损耗，过电压越高，冲击电晕现象越强烈，反过来限制过电压的作用也越显著,2.影响因素,三相断路器不同期合闸,断路器合闸时，存在一定程度的三相不同期，因而形成三相电路瞬时的不对称，在中性点非直接接地或中性点绝缘系统更为严重三相之间存在互感及电容的耦合作用，在未合闸相上感应出与已合闸相极性相同的电压，待该相合闸时可能出现反极性合闸的情况，产生高幅值的过电压断路器的不同期合闸会使过电压幅值增高1030,3.限制措施,合理装设并联电抗器，降低因线路电容效应等引起的工频电压的升高采用单相自动重合闸，避免线路残压的影响故障相被切除后，线路上没有残余电荷，而且系统零序回路的阻尼作用大于正序回路，甚至会使单相重合闸过电压低于正常合闸过电压,3.限制措施,断路器带并联合闸电阻,辅助触头DL2先接通，并联电阻R串入回路，经过12个工频周期后，主触头DL1闭合，并联电阻短接，完成了合闸过程,合闸过程的等值电路,，且电阻R值越大，Ucm越低，此阶段中过电压幅值,合闸第一阶段：辅助触头DL2先接通，并联电阻R串入回路,，线路电压的稳态值,过渡过程的起始值稳态值（即前面分析的忽略电阻情况下的稳态值）,合闸第二阶段：1.5周波后主触头DL1闭合，并联电阻短接,线路电压由变到，在振荡过程中，自由分量的振幅：,合闸第二阶段：1.5周波后主触头DL1闭合，并联电阻短接,自由分量振幅最大值：,R值越小，值越大，自由分量的振幅越小,最大过电压,第一阶段，R接入阻尼回路的振荡，使电容电压的强制分量降低，R愈大过电压愈低。在重合闸时，残余电荷有泄放通路第二阶段，由于电容上强制分量下降，回路振荡受阻尼而消弱，使DL1两端电压差比无并联电阻时小，这样DL1短接引起的振荡过程也就较弱，R愈小，DL1两端电位差愈小，过电压愈低,两个合闸阶段对并联电阻R值的要求不一致,兼顾两阶段的最佳电阻值约在(0.52.0)ZC的范围内，通常为400600，称低值并联电阻，接入时间通常为815ms,利用避雷器限制合闸在合闸或重合闸空载线路时，避雷器将受到更严重的考验，因为线路与电源相连，过电压能量可以从电源得到补充。由于避雷器电流中包含高频及工频分量，这就要求避雷器间隙在较高的恢复电压下能切断工频续流，否则在下一工频半波就会重燃，甚至会连续动作(23)次,3.限制措施,利用避雷器限制合闸为使避雷器能可靠地工作，必须要求避雷器放电间隙具有足够强的熄弧能力，阀片具有足够大的通流容量。目前已采用的有：由磁吹间隙和高温阀片构成的磁吹避雷器以及氧化锌避雷器,3.限制措施,3.限制措施,利用避雷器限制合闸利用避雷器限制操作过电压是有一定保护范围的自线路首端发出的过电压波使线路末端避雷器动作，而后者发出的反极性过电压波需要在l/v时间后才到达首端。例如300km长的线路需时1ms，这时首端过电压可能已经越过最大值一般情况下，末端避雷器不能限制首端过电压幅值，只是缩短其持续时间而已。同样，首端避雷器一般也不能限制末端过电压,3.限制措施,利用避雷器限制合闸模拟计算表明，通常磁吹避雷器限制操作过电压的保护范围只有百公里左右，而氧化锌避雷器由于“动作”电压低，“放电”早，它的保护范围可达(200300)km在超高压系统中，线路较长，都是双端供电，因此在线路首、末端同时装设避雷器。这时，必须注意到超高压系统长线路的电容效应，合理选择避雷器的参数,3.限制措施,利用避雷器限制合闸目前，超高压网络限