电力系统内部过电压

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1、第九章内部过电压内部过电压在电力系统中，由于断路器操作、故障或其他原因，使系统参数发生变化，引起系统内部电磁能量的振荡转化或传递从而造成的电压升高，称为电力系统的内部过电压。内部过电压的产生根源在电力系统内部，其大小由系统参数决定。系统参数的变化原因是多种多样的，因此内部过电压的幅值、振荡频率以及持续时间不尽相同，通常按产生原因的不同可分为：电力系统内部过电压暂态过电压是一种在一定位置上的的相对地或相间的过电压，具有一定的振荡频率，由于无阻尼或弱阻尼，因此持续时间较长。操作过电压是电磁过渡过程的过电压。电力系统内部过电压工频电压升高，虽然其幅值不大，一般来说，对正常

2、绝缘的电气设备没有威胁。但工频电压的升高常伴随操作过电压，其大小直接影响操作过电压的幅值。谐振过电压在电感和电容元件间形成的振荡，持续时间较长。而现有的限压保护装置的通流能力和热容量都很有限，无法防护谐振过电压。确定绝缘水平时，要求各种绝缘均能可靠地耐受尚有可能出现的谐振过电压的作用，而不再专门设置限压保护措施。操作过电压所指的操作应理解为由于“操作”导致“电网参数的突变”引起的过渡过程，这一类过电压的幅值较大，持续时间短。分析内部的过电压的发展过程，可以采用分布参数等值电路及行波理论，也可采用集中参数等值电路的暂态过程计算方法。内部过电压的能量来自电网本身，它的幅

3、值大小与电网的工作电压有一定的比例关系，用工作电压的倍数（过电压倍数）来表示。其基准值通常取电网的最大工作相电压幅值UΦ。（雷电过电压用幅值绝对值来表示）。Un－系统额定电压有效值，kV电力系统内部过电压操作过电压电力系统中的电容、电感元件均为储能元件。当系统操作或故障使其工作状态发生变化时，将产生电磁能量振荡的过渡过程。在设备上将会产生数倍于电源电压的过渡过程过电压。它是高频振荡、强阻尼、在几毫秒至几十毫秒后衰减消失的过电压。可采用限压保护装置和其他技术措施来加以限制。电力系统常见操作过电压种类一、切除空载线路过电压（中性点直接接地系统）二、合空载线路过电压（中性

4、点直接接地系统）三、切除空载变压器过电压（中性点直接接地系统）四、电弧接地过电压（中性点不直接接地系统）在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型：6～10kV，35～60kV：电弧接地过电压110～220kV：切空载变压器，切除空载线路过电压330～500kV：合空载线路过电压切除空载线路是电力系统中常见的操作之一。产生过电压的原因是断路器分闸过程中的重燃现象。切除空载线路时引起的操作过电压幅值大、持续时间长。9.1切除空载线路过电压发展过程影响因素和限制过电压大小的措施切除空载线路等值电路容性电流，通常为几十到几百安，比短路电流小得多。此时断路器切断的是较小的电

5、容电流充电（电容）电流比电压u超前90°，触头间的电弧总是要到电流过零点附近才能熄灭，这时电源电压正好处于幅值的附近，触头间的电弧熄灭后，线路对地电容上将保留一定的剩余电荷，导线对地电压将保持等于电源电压的幅值。空载线上的电压与电流11切空线时电压沿线分布分析切空线时电压沿线分布图（1）设第一次熄弧（t=0）发生在熄弧后全线对地电压将保持（2）t=T/2(T为正弦电源电压的周期)时，电源电压变为，触头间电位差（3）电弧重燃，对地电压由变成相当于一个幅值为的电压波和相应的电流波i()从线路首端向末端传播，所到之处电压变为，电流由0变为(b)12切空线时电压沿线分布图(

6、4)的电压波传到线路的开路末端发生全反射，电压变为电流波发生负的全反射，反射波所到之处，合成电流为0（c）(5)反射波到达线路首端时（），触头间的电流反向,因而必然有一过零点，电弧再次熄灭。13（6）熄弧后，线路再次与电源分离，其对地电压为，电源电压按正弦规律变化，当t=T时，电源电压u又由变为，作用在触头间的电位差增大为，电弧再次重燃。（7）线路对地电压由转变为，相当于一个幅值等于的电压波由线路首端向末端传播，相应的电流（d）14依此类推，线路上的过电压将不断增大(8)当这个电压波和电流波到达开路末端时，又将发生全反射，线路上的合成电压将等于(e)15t=t1时，

7、开关K发生第一次熄弧t=t2时，开关K发生第一次重燃t=t3时，开关K发生第二次熄弧t=t4时，开关K发生第二次重燃UC=-UφUCmax1=3UφUCmax1=3UφUCmax2=-5UφUmax＝U稳态＋(U稳态－U起始)＝2U稳态－U起始线路最高暂态幅值：过电压产生的根本原因：断路器的电弧重燃断路器的灭弧能力越差，重燃几率越大，过电压幅值越高。限制过电压的措施：提高断路器的灭弧性能，减少或避免电弧重燃；采用不重燃断路器加装并联分闸电阻（先打开主触头K1,1.5~2周期后再将辅助触头K2打开，完成整个拉闸动作）降低触头间的恢复电压、避免重燃。利用避雷器来保护