第8章 操作过电压

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1、第8章操作过电压及其防护本章知识构架8.l概述内过电压：在电力系统运行中由于运行状态的突然变化，如正常操作或故障操作，会导致系统内电感和电容元件间电磁能的互相转换，引起振荡性的过渡过程，因而在某些设备或局部电网上会出现过电压，即操作过电压，也称内过电压。常见的操作过电压：在中性点直接接地系统中，常见的操作过电压有合闸空载线路过电压、切除空载线路过电压、切除空载变压器过电压以及解列过电压等。在中性点非直接接地系统中，主要是弧光接地过电压。其他还有解列过电压、谐振过电压等。另外，由空载长线路的容生效应、不对称短路、突然甩负荷等原因引起的工频电压升高通常以发生过电

2、压处设备的最高运行相电压（峰值）的倍数来表示操作过电压的大小。对于220kV及以下系统，通常设备的绝缘结构设计允许承受可能出现的3～4倍的操作过电压，因此不必采取专门的限压措施。对于330kV及以上超高压系统，如果仍按3～4倍的操作过电压考虑，势必导致设备绝缘费用的迅速增加。因此，在超高压系统中必须采取措施将操作过电压强迫限制在一定水平以下。目前采取的有效措施主要有：线路上装设并联电抗器，采用带有并联电阻的断路器以及磁吹阀型避雷器或金属氧化物避雷器（MOA）等。8.2空载线路合闸过电压8.2.1正常空载线路合闸过电压对8.l(b)所示电路在t=0时合闸，很容

3、易解得当仅关心过电压幅值时，显然有：过电压幅值=稳态值十振荡幅值=稳态值十（稳态值一起始值）=2×稳态值一起始值UCmax=2Em8.2.2重合闸过电压过电压幅值=2×稳态值一起始值=2Em-（-Em）=3Em8.2.3空载线路合闸过电压的影响因素及限制措施1．合闸相位2．线路损耗3．线路上残压的变化4．单相自动重合闸8.3切除空载线路过电压形成原因：在切空线的过程中，虽然断路器切断的是几十到几百安培的容性电流，比短路电流小得多，但在分闸初期，由于断路器触头间恢复电压的上升速度超过绝缘介质恢复强度的上升速度，造成触头间电弧重燃，因而引起电磁振荡，造成过电压。

4、分析：措施：减少或消除电弧重燃。改进断路器的灭弧性能；采用带并联电阻的断路器。8.4切除空载变压器过电压（感性小电流)原因：断路器灭弧能力过强将会导致切空变时的过电压。因为空载变压器的电流不大，电流未达过零点时即可熄弧，即发生截流现象，diL(t)/d(t)大，从而引起变压器线圈上的感应电压LdiL(t)／d(t)达很高的数值。实际的过电压将大大低于上述最大预期过电压。（多次重燃使电弧能量减少；振荡过程中变压器铁心及铜线的损耗，相当部分的磁能将会损失。）切空变过电压的主要限制措施是采用阀型避雷器。8.5操作过电压的限制措施8.5.1利用断路器并联电阻限制分合

5、闸过电压8.5.2利用避雷器限制操作过电压8.6中性点接地方式对内过电压的影响8.6.1中性点接地方式的分类电力系统的中性点接地方式是一个综合的技术问题，它与系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、过电压保护、继电保护、通信干扰及接地装置等问题有密切的关系。有效接地系统非有效接地系统（小电流接地)（大电流接地）中性点不接地中性点经消弧线圈接地中性点直接接地中性点经低电阻接地8.6.2中性点接地方式的特点1．大电流接地系统的特点当发生单相接地故障时，由于采用中性点有效接地方式存在短路回路，所以接地相电流很大。为了防止损坏设备，必须迅速切除接地相甚至三相，因而供电

6、可靠性低。由于故障时不会发生非接地相对地电压升高的问题，对于系统的绝缘性能要求也相应降低。2．小电流接地系统的特点由于中性点非有效接地，当系统发生单相短路接地时，故障点不会产生大的短路电流。因此，允许系统短时间带故障运行。此系统对于减少用户停电时间提高供电可靠性非常有意义。当系统带故障运行时，非故障相对地电压将上升很高，容易引发各种过电压，危及系统绝缘，严重时会导致单相瞬时性接地故障发展成单相永久接地故障或两相故障。8.6.3中性点接地方式对内过电压的影响1．中性点直接接地的系统从经济角度看，中性点直接接地是一种投资最小的接地方式，其主要原因如下：系统的过电

7、压较低，可以采用保护特性较好的阀型避雷器，设备的绝缘水平可取得低一点。不需要任何附加的接地设备。在电压为110kV以上的电力系统中，可以采用分级绝缘的电力变压器。但是在这种系统中，一切故障都将引起断路器的跳闸，且单相接地电流很大，有时还会超过三相短路电流，因此这要影响对断路器分断能力的选择。另外，接地电流过大有时还会严重烧坏导体和影响通信系统的正常工作。2．中性点不接地方式中性点不接地方式，即中性点对地绝缘，结构简单，运行方便，不需任何附加设备，投资省，适用于农村10kV架空线路长的辐射形或树状形的供电网络。中性点不接地系统的主要优点是它能自动清除单相接地故

8、障，而不会跳闸。中性点不接地系统的致命缺点是最大长期