过电压问题答案

1.DC系统运行模式：双极运行、单极接地运行、单极金属回路运行双极操作：双极两端的中性点通过正负两极接地，整流站和逆变站的中性点接地，只有两极的不平衡电流流过地面；单极接地运行：DC侧的单极回路由一根导线和地构成，整流站和逆变站的中性点均接地；单极金属回路线操作：在DC侧使用两根电线形成单极电路，使用关闭极的线路作为操作极的回路线，并且逆变器站的中性点接地以限制电势。2.整流侧低压侧换流变压器阀侧出口接地引起中性母线过电压原理简介如上图所示，以a相发生的故障为例。故障发生后，由换流变压器a和c两相构成的交流电源Uca通过VT2和故障接地点并联到整流器侧的中性母线e的避雷器上，也并联到金属回路线和逆变器侧接地电极的两端。右图显示了故障简化。从右图可以看出，由于电流从接地点通过避雷器流向中性母线，中性母线在此阶段带负电。通过避雷器的能量占该故障下避雷器消耗能量的主要部分。由于中性母线带负电，整流器侧下的6个脉动桥中连接到中性母线的阀都受到反向电压，并且在故障后都被关闭，导致中性母线电流不能通过阀流入故障接地点。然而，由于对地的分布电容和DC线中的分布电感，通过金属返回线的电流不能立即减小到0。此时，金属回路线相当于一个电源，并通过中性母线E避雷器和换流站的接地点形成一个回路。一些能量流过避雷器，中性母线呈现正电势。3.简述了DC系统断线故障引起中性母线过电压的原理，分为单极金属回路模式和单极接地运行模式当DC系统使用单极接地电路或单极金属回路线运行时，如果接地引线或金属回路线的一侧断裂，DC电流将在发生断裂的一侧形成穿过中性接地引线避雷器EL或金属回路线避雷器em的回路，即避雷器连接到整流侧的逆变器侧的电流循环回路，在发生断裂的换流站的中性母线上造成过电压。图形错误！文档中没有指定样式的文本。1 DC系统单极接地电路运行模式下断线故障示意图图形错误！文档中没有指定样式的文本。2 DC系统金属电路运行模式下的断线故障示意图4.阀门两端的过电压是由高压侧换流变压器短路引起的。为什么只可能发生在整流器侧？(阀门的方向决定了它是否会关闭)这种过压不会发生在逆变器侧。分析如下：首先，假设当故障发生时，阀VT4处于导通状态。如下图所示，这组阀门的阳极点A连接到DC极线，点A的电压是DC极线对地工作电压。当相VT4阴极的点B)对地短路时，点B的电位将下降。此时，阀VT4的阳极的点A的电位高于阴极的点B的电位，两端的电压仍然为正，VT4将不会被关断并保持导通。当接地故障发生在相B或相C时，由于DC极线对地工作电压高于三个相反的地电压，点A处的电位将总是高于阴极电位，即最上面的阀VT2、VT4、VT6中的至少一个将保持导通。这样，并联在阀VT2、VT4、VT6上的阀避雷器V1上的电压不能高于换流阀侧线路电压，并且ovUHV和UHV电网的绝缘顺序协调：工频过电压、操作过电压和雷电过电压2)线路和变电站的协调没有必要降低线路绝缘来匹配变电站绝缘。7.简述特高压直流换流站气隙的相关因素，并简要定性介绍所需气隙随环境因素的变化趋势。换流站放电电压水平与大气气象条件。特高压直流系统具有较高的电压水平，DC运行电压高达816千伏。由于气隙的饱和特性，在较高的操作过电压下需要较大的气隙距离。冷却空调系统通常安装在换流站的阀厅。其调节作用使阀厅内的气压、温度和湿度不同于标准气象条件，对气隙的放电特性有很大影响。空气密度对间隙的击穿电压有很大影响。主要原因是，当空气密度变化时，分子间的平均距离发生变化，直接影响电子的平均自由行程，从而间接影响间隙气体的电离过程，改变间隙的击穿电压。随着高度的增加，气压降低，密度降低，碰撞电离过程中电子的平均自由程变大，在运动过程中可以积累更多的能量。当间隙距离较大时，气体的电离过程变得更加强烈，因此间隙的击穿电压降低。当温度升高时，电子的自由范围增加，累积的动能也增加，这使得气体更容易电离。此外，随着温度增加，气体分子本身的热动能也增加，这导致气体的热离子化增加，这也导致击穿电压降低。因此，在某些其他条件下，温度越高，气隙的击穿电压越低。湿度对击穿电压的影响更加复杂。实验表明，均匀电场中空气的放电电压随湿度的增加而增加，但幅度很小。在极不均匀电场中，空气湿度对提高间隙击穿电压的影响是明显的。原因是水分子容易吸收电子并形成负离子。电子形成负离子后，它们的自由运动大大减少，它们在电场中碰撞和电离的能力大大减弱。随着湿度的增加，水分子吸引电子成为负离子的比例增加。负离子具有更大的质量和更大的直径，因此大大削弱了电子碰撞电离能力，从而削弱了间隙的电离过程并增加了间隙的击穿电压。此外，在极不均匀的电场中，平均场强低，电子运动速度慢，容易被水分子捕获而变成负离子。由于上述原因，湿度的增加将导致击穿电压的增加。8.简述潜在供电流的产生原理在故障相两端的断路器断开后，健全相和可能的相邻线路继续通过静电耦合和电磁耦合向故障点提供电流，这称为潜在电源流。9.限制潜在洪水的措施和原则可以用图表来说明。措施：1)并联电抗器中性点接小电抗简化为潜在电源流的电容分量通过补偿相间电容来限制。2)快速接地开关(HSGS)HSGS通过分流潜在电源电流的电容分量并抑制故障点处的恢复电压来缩短潜在电源电弧的持续时间。10.简述工频过电压的因素和原理1)空载长线电容效应；电容电流流过电感，电压上升。当头端的输入阻抗是电容性的并且考虑到电源中阻抗的影响(电感)时，线路末端的电压不仅高于头端，而且线路头端的电压也高于电源的电动势2)。三相甩负荷；电压降公式压升3)不对称接地效应；声音相位电压上升系数原因：空载线路合闸时，合闸前线路无异常(无故障和剩余电荷)，故线路启动电压为零；接通后，考虑电容效应，线路各点电压从零值过渡到工频稳态电压值，在此过渡过程中会出现过电压。假设三相接线是完全对称的，并且同时接通，为了更好地解释，三相接线模型相当于具有集中参数的单相模型用于分析。错误！如未找到参考源所示，电路采用t型等效电路，其中电路的电感和电容是等效的。电源的电动势为，电源的等效电感为。图形错误！文件中没有指定样式的文本。3单相模型等效电路进一步简化电路，如错误！找不到参考源。图形错误！文件中没有指定样式的文本。4简化等效电路如果电源的电动势被设置为，当接通时，电容器上的电压可以从如下转换过程公式获得：(错误！文档中没有指定样式的文本。1)(错误！文档中没有指定样式的文本。2)(错误！文档中没有指定样式的文本。3)其中等效环路固有频率是多少？在UHV和UHV系统中，通常是1.53.0倍。从公式中可以看出，最大值可以达到2倍，其中，这实际上反映了线路的提升效应，因此线路产生的最大过电压可以超过电源电动势的2倍。然而，由于线路损耗，实际过压幅度低于最大值。12.重合闸过电压原因及影响因素高压技术P204-205影响因素：1。线路长度2。系统阻抗3。断裂电压差4。线路损耗5。传动功率原因：如图1所示，显示了UHV线路重合闸前的实际电路等值图，其中高电抗和小电抗的电阻值分别为。线相间电容和相对接地电容。图1线路实际等效电路图然后，高电抗和小电抗进一步等效，其中在高电抗和小电抗之后的相间补偿电感和相对补偿电感分别等效，如图2所示。图2等效电路图(一)如图3所示，声相电源也是等效的。图3等效电路图(2)由于线路电抗器的补偿通常难以使相间电感和电容精确地达到谐振点，因此在断开的相位上存在恢复电压。如果只考虑线路的稳态过程，恢复电压只包含工频分量，其稳态值应为：其中：事实上，在线路故障被清除后，由于转换过程的变化，断开阶段的恢复电压也包含自由振荡分量。它主要由几个不同频率的信号组成，其幅度随时间变化，使恢复电压呈现拍频特性。因此，如果电路在断路器开断电压差的最大值(即| |)附近重合闸，将导致严重的振荡过程和最严重的过电压。13.接地故障切除引起过电压的原因及影响因素简介对于故障线路，第1部分不会因故障电压低而产生过电压，第2部分会因故障间隙导致相间电压关系突变而产生过电压。然而，瞬变过程不是很严重，振幅通常不高。对于相邻线路，第3部分仍连接至第2部分，其过压类似于第2部分；第4部分过压最严重。当断路器BRK2的c相断开故障电流时，接地后的暂态稳定状态被破坏，相当于在c相断路器附近增加一个与故障电流相反的电流源，其电流波形在相邻线路上流动并反射掉，从而形成较大的过电压。影响因素：1。线路长度2。系统阻抗3。传输功率4。接地位置14.甩负荷过电压的原因及影响因素简介如曲线1所示，由于在线路正常运行期间输送的功率产生当终端断路器断开时发生甩负荷时，沿线电压发生变化，如曲线2所示。由于线路充电电流的作用，电源阻抗之后的电压稍高，然后由于电容效应，线路电压变得越来越高。影响因素：1。线路长度2。系统阻抗3。传输功率4。接地位置15.简述直击雷和感应雷的原因和区别答：1)直击雷是带电云(雷云)与建筑物、其他物体、地球或避雷装置之间的快速放电现象，以及随之而来的一系列破坏性效应，如电效应、热效应或机械力。直接雷击的电压峰值通常可以达到几万伏甚至几百万伏，电流峰值可以达到几十千安甚至几百千安。它具有很强破坏性的主要原因是雷云中包含的能量在很短的时间内释放出来(持续时间通常只有几个美国人到几百个美国人)，就瞬时功率而言这是巨大的。2)感应闪电也称为雷电感应或感应过电压。它分为静电感应闪电和电磁感应闪电。(1)静电感应闪电：它是由于带电积云接近地面，在架空线路导体或其他导电突起的顶部感应大量电荷而引起的。它将产生非常高的潜力。(2)电磁感应闪电：是闪电放电时，周围空间巨大的冲击雷电流产生的强磁场快速变化造成的。这种快速变化的磁场会在相邻导体上感应出高电动势。如果雷电感应产生的电磁能量没有及时释放到地面，可能会产生放电火花，引发火灾、爆炸或触电事故。感应雷电过电压不会对110千伏及以上线路的绝缘造成威胁。波前平缓，但波长较长。16.简述线路防雷的主要措施及效果评估答：1)架设避雷线避雷线是高压和超高压输电线路最基本的防雷措施。它的主要目的是防止闪电直接击中导体。此外，它还对雷电流有分流作用，可以降低流入塔内的雷电流和塔顶电位。此外，当雷击杆塔时，作用在线路绝缘子串上的电压可以通过导体上的耦合效应降低。一般来说，线路电压越高，避雷线的效果越好，避雷线在线路成本中所占的比例越低。2)降低杆塔接地电阻降低杆塔接地电阻可以降低雷击杆塔时的电位上升，是配合架设避雷线的有效措施。3)加强线路绝缘主要措施是增加绝缘子串的数量，改用长距离悬式绝缘子，并增加塔头之间的空气间隙。尽管这可以提高线路的耐雷水平并降低电弧放电率，但它通常是有限的且难以实现。因此，它通常被用作后备保护措施。4)架设耦合地线：架设耦合地线通常被用作补救措施。它主要用于一些已建成投产线路的雷击故障多发