高电压技术2课件

13.1中性点不接地系统电弧接地引起的过电压13.2合闸空载线路引起的过电压13.3切除空载线路引起的过电压13.4切除空载变压器引起的过电压13.5GIS中的快速暂态过电压第13章操作过电压13.1中性点不接地系统电弧接地过电压当中性点不接地系统中发生单相接地时，经过故障点将流过数值不大的接地电容电流。随着电网的发展和电压等级的提高，单相接地电容电流随之增加，一般6~l0kV电网的接地电流超过30A，35~60kV电网的接地电流超过10A时电弧便难以熄灭。但这个电流还不至于大到形成稳定燃烧电弧，因此可能出现电弧时燃时灭的不稳定状态，引起电网运行状态的瞬时变化，导致电磁能量的强烈振荡，并在健全相和故障相上产生过电压，这就是间歇性电弧接地过电压。过电压发展的物理过程中性点不接地系统A相接地时的等值电路及相量图UA，UB

，UC：三相电源电压C1，C2，C3：A，B，C三相导线的对地电容（三相对称C1=C2=C3=C）健全相升高至线电压限制过电压的措施途径：消除间歇性电弧110kV及以上电网大都采用中性点直接接地的运行方式（单相短路电流，断路器跳闸切除故障）我国35kV及以下电压等级的配电网采用中性点经消弧线圈接地的运行方式（补偿电容电流）消弧线圈的基本作用：①补偿流过故障点的短路电流，使电弧能自行熄灭，系统自行恢复到正常工作状态。②降低故障相上的恢复电压上升的速度，减小电弧重燃的可能性。健全相的最大过电压为3.5p.u.，故障相的最大过电压为2.0p.u.。

消弧线圈的补偿度：

脱谐度：

补偿方式：1、欠补偿（不采用，因易引发谐振）2、过补偿（常采用）13.2合闸空载线路引起的过电压产生过电压的物理过程输电线T电路电源频率自振荡频率

严重！空载线路合闸时，产生过电压的根本原因：电容、电感的振荡，其振荡电压叠加在稳态电压上所致。影响过电压的因素（1）合闸相位合闸相位是随机的，有一定的概率分布，与断路器合闸过程中的预击穿特性及断路器合闸速度有关。（2）残余电荷过电压的大小与线路上残余电荷数值和极性有关。（3）断路器合闸的不同期由于三相线路之间有耦合，先合相相当于在另外两相上产生残余电荷。（4）回路损耗实际输电线路中，能量损耗（电阻、电晕）会引起振荡分量的衰减。（5）电容效应合闸空载长线时，由于电容效应使线路稳态电压增高，导致了合闸过电压增高。（3）控制合闸相位

空载线路合闸过电压的大小与电源电压的合闸相位有关，可以通过电子装置来控制断路器的动作时间，以达到降低合闸过电压的目的。（4）消除线路上的残余电荷

在线路侧接电磁式电压互感器，可在几个工频周波内，将全部残余电荷通过互感器泄放掉。（5）装设避雷器

在线路首端和末端装设磁吹避雷器或金属氧化物避雷器，当出现较高的过电压时，避雷器应能可靠动作，将过电压限制在允许的范围内。13.3切除空载线路引起的过电压我国在35~220kV电网中，都曾因切除空载线路时过电压引起过多次故障。多年的运行经验证明：若使用的断路器的灭弧能力不够强，以致电弧在触头间重燃时，切除空载线路的过电压事故就比较多，因此，电弧重燃是产生这种过电压的根本原因。产生过电压的物理过程第一次重燃第二次重燃若电弧继续重燃下去，则可能出现-7Em，+9Em，…的过电压，可见电弧的多次重燃是切除空载线路时产生危险的过电压的根本原因。系统实测结果表明，超过3Em的过电压概率是很小的，这是因为过电压受多种因素影响的缘故。限制过电压的措施（1）采用不重燃断路器（2）在断路器装设分闸电阻

切除线路时，先打开主触头，R上的压降就是主触头两端的恢复电压。经过一段时间后，辅助触头才打开，此时它的恢复电压也较低，不会发生电弧的重燃，即使发生重燃，R的阻尼使过电压降低。（3）线路上装设泄流设备

在线路侧若接有并联电抗器或电磁式电压互感器，都能使线路上的残余电荷得以泄放或产生衰减振荡，达到降低过电压的目的。（4）装设避雷器

13.4切除空载变压器引起的过电压产生过电压的物理过程过电压产生原因：由于截流留在电感中的磁场能量转化为电容上的电场能量。影响过电压的因素（1）断路器的性能

切除空载变压器引起的过电压与截流数值成正比，断路器截断电流的能力愈大，过电压UCmax就越高。（2）变压器的参数

变压器L愈大，C愈小，则过电压愈高。当电感中的磁场能量不变，电容C愈小时，过电压也愈高。（3）变压器的相数、线组接线方式、铁芯结构、中性点接地方式、断路器的断口电容，以及与变压器相连的电缆线段、架空线段等，都会对切除空载压器过电压产生影响。13.5GIS中快速暂态过电压

VFTO产生的机理GIS中隔离开关（DisconnectorSwitch）和断路器（CircuitBreaker）在操作中触头运动速度慢（大约1cm/s数量级），断口在SF6气体中会发生多次的预、重击穿。在每一个电压跳变处将产生波前很陡（一般为3～20ns）的阶跃电压波，并向断口两侧传播，并在GIS内不断地产生、来回地传递，并且发生复杂的折射、反射和叠加，最终暂态振荡的频率剧增，可高达数百MHz。

VFTO的特性a.幅值GIS中开关操作产生的VFTO幅值一般低于2.0p.u.，也有可能超过2.5p.u.。在同一时刻不同节点的电压幅值不同。

b.陡度对于正常设计的GIS，电压上升时间可为3～20ns，随电场的非均匀度而异。c.频率1)几十至数百kHz的基本振荡频率，此频率电压由整个系统决定，绝缘设计不取决于其数值；2)数十MHz的高频振荡，由行波在GIS内发展形成，是构成VFTO的主要部分，决定绝缘设计；3)高达数百MHz的特高频振荡，幅值较低。(3)电压的上升时间

GIS中冲击电压的上升时间增加使VFTO幅值下降，因为此时会表现出一种阻尼作用，使那些较小时出现的暂态电压的极高频分量消失。(4)GIS的支路长度GIS支路的长度对VFTO幅值的影响没有明显的规律。(5)开关弧道电阻的影响DS起弧时弧道电阻为一时变电阻，对过电压有阻尼作用。(6)其它因素的影响GIS的布置、内部结构、接线方式及外部设备等。

VFTO的危害(1)暂态地电位升高（TGPR）1983年CIGRE调查表明有半数以上的电站曾发生TGPR引起的事故。尽管TGPR衰减快，但若无限制会产生火花放电，甚至外壳击穿，危及人身安全。(2)对二次设备的影响VFTO可以通过电压互感器或电流互感器内部的杂散电容传入与其相连的二次电缆进而进入二次设备，另外，还可以通过接地网进入二次电缆的屏蔽层，进而感应到二次电缆的芯线。(3)对变压器的影响系统中主变直接和GIS相连，受VFTO影响很大。例如我国一核电站的500kVGIS，曾先后两次发生了VFTO导致变压器绝缘损坏和线饼烧损的严重事故。

VFTO的计算实例内部过电压的限制措施

工频过电压的限制措施