高電壓課件 第十二章 電力系統(tǒng)操作過電壓.doc

第十二章 電離系統(tǒng)操作過電壓電力系統(tǒng)中的電容、電感元件均為儲能元件。當系統(tǒng)中操作或故障使其工作狀態(tài)發(fā)生變化時，將產(chǎn)生電磁能量振蕩的過度過程。在此過程中，電感元件儲存的磁能會在某一瞬間轉(zhuǎn)換為電場儲存于電容元件中，產(chǎn)生數(shù)倍于電源電壓的過度過程過電壓，這就是操作過電壓。操作過電壓是電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓，系統(tǒng)的標稱電壓越高，操作過電壓幅值也越高。在中性點直接接地的電力系統(tǒng)中，常見的操作過電壓又合閘空載線路過電壓、分閘空載線路過電壓、分閘空載變壓器過電壓、解列過電壓等。在中性點非直接接地的電力系統(tǒng)中，主要是間歇電弧接地過電壓等。121 間歇電弧接地過電壓1概念及形成原因運行經(jīng)驗表明，單相接地時系統(tǒng)主要故障形式。在中性點不接地系統(tǒng)中，發(fā)生穩(wěn)定行單相接地時，非故障相對地將升至線電壓，但仍不改變電源三相線電壓的對稱性，不必立即切除線路中斷供電，允許帶故障運行一段時間，以便運行人員查明故障進行處理，從而提高了供電的可靠性，這是電力系統(tǒng)中性點不接地帶來的優(yōu)點。但當單行接地電弧不穩(wěn)定，處于時燃時滅的狀態(tài)時，這種間歇性電弧接地使系統(tǒng)工作狀態(tài)時刻在變化，導致電感電容元件之間的電磁振蕩，形成遍及全系統(tǒng)的過電壓，這就是間歇性電弧接地過電壓，也稱弧光接地過電壓。間歇性電弧接地過電壓的發(fā)展過程可參考圖12-1-1來理解。圖12-1-1 間歇性接地電弧過電壓發(fā)展過程（工頻熄弧理論）2影響間歇性接地電弧過電壓的因素主要有：（1） 電弧的隨機性；（2） 導線間的電容C12；（3） 電網(wǎng)損耗電阻；（4） 對地絕緣的泄漏電導。3防止產(chǎn)生間歇電話接地過電壓的根本途徑是消除間歇電弧。相應的措施有：（1） 將系統(tǒng)中性點直接接地，使系統(tǒng)在單項帶接地時引起較大的短路電流，繼電保護裝置會迅速切除故障線路。（2） 在系統(tǒng)中性點經(jīng)消弧線圈接地，正確運用消弧線圈可補償單項接地電流和減緩弧道回復電壓上升速度，測試接地電弧自動熄滅，大大減小出現(xiàn)高幅值間歇性接地電弧過電壓的概率。（3） 在中性點不接地系統(tǒng)中，當運行條件許可，可采用分網(wǎng)運行的方式，減小接地電流，有利于接地電弧的自熄。122 空載變壓器分閘過電壓1概念及形成原因電力系統(tǒng)中的消弧線圈、并聯(lián)電抗器、輕載變壓器及電動機等均為電感性元件。對這些元件進行分閘操作時，由于被開斷的感性元件中所儲存的電磁能量釋放，產(chǎn)生振蕩，將形成分閘過電壓?，F(xiàn)以分閘空載變壓器為例，說明過電壓的產(chǎn)生原因、影響因素和限制措施。切空變等值電路圖如圖12-2-1所示。圖12-2-1 切空變單相等值電路開斷空載變壓器時，流過斷路器QF的電流為變壓器的勵磁電流i0，通常i0為額定電流的0.2%5%，有效值約幾安到幾十安。用斷路器開斷此電流的過程與斷路器滅弧性能有關，如一般多油斷路器，切斷小電流的熄弧能力較弱，通常不會產(chǎn)生在電流過零前熄弧的現(xiàn)象；而壓縮空氣斷路器、真空斷路器等，其滅弧能力與開斷電流大小關系不大，當它開斷很小的勵磁電流時，可能會在勵磁電流自然過零前被強制截斷，甚至在接近幅值Im時被截斷，截流前后變壓器上的過電壓波形如圖12-2-2所示。圖 12-2-2 截流前后變壓器上的過電壓波形2切空變過電壓的影響因素：（1） 斷路器的性能；（2） 變壓器中性點接地方式。3限制切空變過電壓的措施：采用金屬氧化物避雷器，并且金屬氧化物避雷器應接在斷路器的變壓器側(cè)。12-3 空載線路分閘過電壓 1概念及形成原因在電力系統(tǒng)中開斷空載線路、電容器組等電容性元件時，若斷路器有重燃現(xiàn)象，則被分閘的電容元件會通過回路中電磁能量的振蕩，從電源處繼續(xù)獲得能量積累起來，形成過電壓?，F(xiàn)以分閘空載線路（切空載線路）為例進行分析，如圖12-3-1所示.圖 12-3-1 切空線等值電路切空載線路時，斷路器重燃是產(chǎn)生過電壓的根本原因。其發(fā)展過程可以參考圖12-3-2進行分析。圖12-3-2 切空載線路過電壓的形成過程2影響切空線過電壓的因素（1）斷路器觸頭重燃的隨機性。（2）熄弧的隨機性。（3）電力系統(tǒng)中性點的接地方式。3限制切空線過電壓的措施：最根本方法是設法消除斷路器的重燃現(xiàn)象，為此可以從兩方面著手：一是改善斷路器結(jié)構(gòu)，提高觸頭間介質(zhì)的恢復強度和滅弧能力，避免重燃；二是降低斷路器觸頭間的恢復電壓，使之低于介質(zhì)恢復強度，也能達到避免重燃的目的，具體方法有：（1）斷路器觸頭間裝并聯(lián)電阻，此并聯(lián)電阻式千歐級的中值電阻。如圖12-3-3所示。圖12-3-3 有并聯(lián)電阻的斷路器切空載線路示意圖（2）斷路器線路側(cè)接電磁式電壓互感器。（3） 線路側(cè)接并聯(lián)電抗器。（4） 采用氧化鋅避雷器作為切空線過電壓的后備保護。12-4 空載線路合閘過電壓1概念及形成原因合閘空載線路時電力系統(tǒng)中常有的一種操作，由于線路電壓在合閘前后發(fā)生突變，在此變化的過度過程中會引起空載線路合閘過電壓，這種過電壓是超高壓系統(tǒng)中的主要操作過電壓?？蛰d線路合閘有兩種不同的情況：一是正常運行的計劃性合閘，過電壓倍數(shù)一般為1.651.85。另一種是線路故障切除后的重合閘，由于初始條件的差別，重合閘過電壓要比計劃性合閘過電壓嚴重，如圖12-4-1所示。圖12-4-1 線路重合閘前后的穩(wěn)態(tài)電壓分布（a）線路單相接地；（b）線路重合閘前后的穩(wěn)態(tài)電壓分布2影響合空線過電壓的因素：（1）線路的長度和電源容量。在其他參數(shù)一定時，過電壓幅值將隨線路的增長而明顯增大。對既定長度的線路，系統(tǒng)電源容量越小，線路的電容效應越顯著，過電壓幅值也會增大。（2）合閘時電源電壓的相位角。（3）線路殘余電壓U0的極性和大小。（4）母線上接有其他線路。如圖12-4-4所示，這種情況可以降低過電壓。圖12-4-4 線路合閘時母線上接有其他出線3限制合閘過電壓的措施：（1）降低工頻穩(wěn)態(tài)電壓。合理裝設并聯(lián)電抗器是降低工頻穩(wěn)態(tài)電壓的有效措施。（2）消除和削減線路殘余電壓。（3）采用帶有合閘電阻的斷路器。此電阻為400低值電阻。如圖12-3-3所示。圖12-3-3有并聯(lián)電阻的斷路器切空載線路（4）同步合閘。（5）采用性能良好的避雷器，可限制合閘過電壓。12-5 解列過電壓1概念及形成原因 多電源供電系統(tǒng)中，出現(xiàn)異步運行或非對稱短路而使系統(tǒng)解列時，在其形成的單端供電空