过电压与漏电保护

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1、第四篇电气工程安全技术篇·""0/·第三十二章过电压与漏电保护第一节工频与谐振过电压一、工频过电压工频过电压的性质工频过电压的频率为工频或接近工频，幅值不高，在中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，约为工频电压的!!倍，在中性点直接接地系统中，一般不允许超过"#$倍。工频过电压常发生在故障引起的长线切合过程中。在发电机暂态电势!%&为常数时，工频过电压处于暂态状态，持续时间不超过"’。由于在(#")"’以内，工频过电压仅变化*+)!!+，一般多取(#"’左右的暂态数值作为参考值。此后，发电机自动电压调整器发生作用，!%&变化，在*)!’以后，系统进入稳定状态。此时的工频过电压称为工频稳态过电压

2、。工频过电压的变化过程见图!*,"。图!*,"合空线时工频过电压的变化工频过电压对**(-.及以下电网的电气设备没有危害，在设计时可不考虑。二、谐振过电压（一）谐振过电压的性质电网中的电感、电容元件，在一定电源的作用下，并受到操作或故障的激发，使得某一自由振荡频率与外加强迫频率相等，形成周期性或准周期性的剧烈振荡，电压振幅急剧上升，出现严重谐振过电压。·!!0&·新编电气工程师手册谐振过电压的持续时间较长，甚至可以稳定存在，直到破坏谐振条件为止。谐振过电压可在各级电网中发生，危及绝缘，烧毁设备，破坏保护设备的保护性能。各种谐振过电压可以归纳为三种类型：线性谐振、铁磁谐振和参数谐振。限制谐振过

3、电压的基本方法，一是尽量防止它发生，这就要在设计中做出必要的预测，适当调整电网参数，避免谐振发生。二是缩短谐振存在的时间，降低谐振的幅值，削弱谐振的影响。一般是采用电阻阻尼进行抑制。（二）线性谐振过电压及其限制!"线性谐振过电压的特点（!）参与谐振的各电参量均为线性。电感元件不带铁心或带有气隙的铁心，并与电容元件组成串联回路。（#）谐振发生在电网自振频率与电源频率相等或相近时。（$）多为空载线路不对称接地故障的谐振、消弧线圈补偿网络的谐振和某些传递过电压的谐振等。#"消弧线圈补偿网络的消谐消弧线圈网络在全补偿运行状态（脱谐度!%&），当发生单相接地、网络中出现零序电压时，便发生消弧线圈与导线

4、对地电容的串联线性谐振。一般线路阻尼率不超过’(。因此，这种谐振将会使中性点位移达&"’"。!消除这种谐振的方法是采用欠补偿或过补偿运行方式。一般装在电网的变压器中性点的消弧线圈，以及具有直配线的发电机中性点的消弧线圈采用过补偿方式（即!)&）。这样可以保证在线路进行切除操作时或发生线路断线时，使容抗更大，不会产生谐振。对于采用单元连接的发电机中性点的消弧线圈，一般采用欠补偿方式（!*&）。这是因为单元接线的网络容抗比较固定，亦不易发生断线而采用欠补偿方式，发电机回路电容量较大，对于限制电容耦合传递过电压有利。$"变压器传递过电压的限制变压器的高压侧发生不对称接地故障、断路器非全相或不同期动

5、作而出现零序电压时，将通过电容耦合传递至低压侧。此时低压侧的传递过电压"#为："#%"（&#!（##!#+#&））式中"!———高压侧出现的零序电压（,-）；#!#：———高低压绕组之间的电容（".）；#&———低压侧相对地电容（".）。这种过电压具有工频性质，将会危及绝缘或损坏避雷器。避免产生零序过电压是防止变压器传递过电压的根本措施。这就要求尽量使断路器三相同期动作、避免在高压侧采用熔断器设备等。在低压侧每相加装&"!".以上的对地电容，加大线路对地电容，是一种可靠的限制方法。（三）铁磁谐振过电压及其限制!"铁磁谐振过电压的特点（!）谐振回路由带铁心的电感元件（如空载变压器、电压互感器）

6、和系统的电容元件组成。因铁心电感元件的饱和现象，使回路的电感参数呈非线性。（#）共振频率可以等于电源频率（基波共振），也可为其简单分数（分次谐波共振）或简单倍数（高次谐波共振）。（$）在一定的情况下可自激产生，但大多需要有外部激发条件。回路中事先经历过足够强烈的过渡过程的冲击扰动，它可突然产生或消失，当激发消除后，常能自保持。（/）在一定的回路损耗电阻的情况下，其幅值主要受到非线性电感本身严重饱和的限制。#"断线引起的铁磁谐振过电压的限制电网因断线、断路器非全相动作、熔断器一相或两相熔断等而造成非全相运行时，电网电容与空载或轻第四篇电气工程安全技术篇·!!8!·载运行的变压器的励磁电感可能组

7、成多种多样的串联谐振回路，产生基频、分频或高频谐振。它可使电网中性点位移、绝缘闪络、避雷器爆炸。限制断线引起的铁磁谐振过电压的措施为：（!）在线路上不采用熔断器。（"）采取措施，保证断路器不发生非全相拒动，或在发生拒动时，利用保护装置作用于上一级跳闸。（#）在中性点接地电网中，操作中性点不接地的负载变压器时，将变压器中性点临时接地。#$电磁式电压互感器引起的铁磁谐振过电压的限制中性点不接地系统中，由于电压互感