電力系統(tǒng)操作過電壓.ppt

笫五章 電力系統(tǒng)的工頻過電壓 一 過電壓的分類 過電壓 大氣過電壓 內(nèi)部過電壓 操作過電壓 暫時過電壓 暫時過電壓包括諧振過電壓及工頻過電壓 二 工頻過電壓 1 定義在正常或故障時 電力系統(tǒng)中所出現(xiàn)的幅值超過最大工作相電壓 頻率為工頻 50Hz 或接近工頻的過電壓稱為工頻過電壓 2 特點 1 它的大小會直接影響操作過電壓的實際幅值 2 它的大小會影響保護電器的工作條件和保護效果 3 工頻電壓升高使斷路器操作時流過其并聯(lián)電阻的電流增大 4 持續(xù)時間長 對設備絕緣及其運行性能有重大影響 3 分析結(jié)論 1 工頻過電壓就其過電壓倍數(shù)的大小來講 對系統(tǒng)中正常絕緣的電氣設備一般不夠成危險 2 對于超高壓系統(tǒng) 決定電氣設備的絕緣水平將起愈來愈大的作用 常見類型 空載線路電容效應引起的電壓高 不對稱短路時正常相上的工頻電壓升高甩負荷引起發(fā)電機加速而產(chǎn)生的電壓升高 三 空載線路電容效應引起的工頻過電壓 1 線路較短時 1 等值電路圖和相量圖 從相量圖看出 由于空載線路的電容效應 空載線路末端電壓較線路首端電壓有較大的升高 電容效應 在無負載電流的情況下 回路中流過容性電流 于是線路末端將有較大的電壓升高 2 線路較長時 1 等值電路圖 2 線路距末端X處電壓分布 式中 系統(tǒng)電源電壓 導線波阻 系統(tǒng)電源的等效電抗 光速 該點到線路終端的距離 電源角頻率 線路長度 線路末端電壓最高 線路長度L越長 末端電壓升得越高 但由于受線路電阻和電暈損耗的限制 一般不會超過2 9倍 當 即空載線路末端電壓恒比首端電壓高 且線路越長 末端電壓越高 這種現(xiàn)象稱為長輸電線路的電容效應 又稱為費蘭梯效應 5 工頻電壓及其影響因素 a 與電源容量有關(guān) 電源容量越小工頻電壓升高越嚴重 b 通過補償電容電流 可削弱電容效應以降低工頻過電壓 雙電源的線路中 合閘時電源容量大的一側(cè)先合閘 從電源容量小的一側(cè)先分閘 四 不對稱短路引起的工頻電壓升高 對于中性點不接地系統(tǒng) 當單相接地時 健全相的工頻電壓升高約為線電壓的1 1倍 因此 在選擇避雷器時 滅弧電壓取110 的線電壓 稱為110 避雷器對中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)在過補償時 單相接地時健全相上電壓接近線電壓 因此在選擇避雷器滅弧電壓時 取100 的線電壓 稱為100 避雷器對中性點直接接地系統(tǒng)單相故障接地時 健全相電壓約為0 8倍線電壓 對于該系統(tǒng)避雷器的最大滅弧電壓取為最大線電壓的80 稱為80 避雷器 五 甩負荷時引起的工頻電壓升高 六 工頻電壓升高的限制措施1 利用并聯(lián)電抗器補償空載線路的電容效應2 利用靜止補償裝置 SVC 限制工頻過電壓3 采用良導體地線降低輸電線路的零序阻抗 第二節(jié) 諧振過電壓 一 諧振過電壓及其分類 1 諧振過電壓定義 具有電感電容等元件的電力系統(tǒng)可以構(gòu)成一系列不同自振頻率的振蕩回路 當系統(tǒng)進行操作或發(fā)生故障時 某些振蕩回路就有可能與外加電源發(fā)生諧振現(xiàn)象 導致系統(tǒng)中某些部分 或設備 上出現(xiàn)過電壓 這就是諧振過電壓 2 按其性質(zhì)可分為三類 1 線性諧振 2 鐵磁諧振 3 參數(shù)諧振 二 鐵磁諧振的基本原理 1 鐵磁諧振 產(chǎn)生諧振條件 2 物理過程 1 串聯(lián)鐵磁諧振回路的伏安特性 2 分析時注意 產(chǎn)生鐵磁諧振的必要條件 正確分析平衡點的穩(wěn)定性 3 主要特點 1 對于一定的值當都可能產(chǎn)生鐵磁諧振 2 諧振一旦激發(fā) 將發(fā)生相位反傾現(xiàn)象 并產(chǎn)生過電壓和過電流 3 鐵芯的飽和會限制過電壓的幅值 三 幾種常見的諧振過電壓 1 傳遞過電壓 發(fā)生于中性點絕緣或經(jīng)稍弧線圈接地的電網(wǎng)中 通過靜電耦合和電磁耦合 在變壓器的不同繞組之間或相鄰的輸電線路之間發(fā)生電壓的傳遞 耦合回路在不利參數(shù)配合下將出現(xiàn)線性或鐵磁諧振過電壓 2 斷線引起的諧振過電壓 由于線路故障斷線 斷路器的不同期切合和熔斷器的不同期熔斷時而形成 限制斷線過電壓可采取以下措施 1 保證斷路器的三相同期動作 不采用熔斷器 2 加強線路的巡視和檢修 預防發(fā)生斷線 3 斷路器操作后有異常情況 可立即復原 并進行檢查 4 在中性點接地電網(wǎng)中 操作中性點不接地的負載變壓器時 應將變壓器中性點臨時接地 3 電磁式電壓互感器飽和引起的諧振過電壓 在接有Y0接線的電磁式電壓互感器的中性點不接地系統(tǒng)中 當出現(xiàn)某些擾動 使電壓互感器各相電感的飽和程度不同時 有可能出現(xiàn)較高的中性點位移電壓而激發(fā)起諧振過電壓 常見的擾動有 電壓互感器的突然合閘 由于雷擊或其他原因發(fā)生瞬間單相弧光接地 傳遞過電壓 限制措施 1 選用勵磁特性較好的電壓互感器或改用電容式電壓互感器 2 在電磁式電壓互感器的開口三角繞組中加阻尼電阻 3 在母線上加裝一定的對地電容 4 采取臨時的倒閘措施 笫六章 電力系統(tǒng)操作過電壓 操作過電壓 操作過電壓 是由系統(tǒng)中斷路器操作中各種故障產(chǎn)生的過渡過程引起的 特點 幅值高 存在高頻振蕩 強阻尼 持續(xù)時間短的特點 一 一般特征 1 持續(xù)時間比較短 2 其幅值與系統(tǒng)相電壓幅值有一定倍數(shù)關(guān)系 3 其幅值與系統(tǒng)的各種因素有關(guān) 有強烈的統(tǒng)計性 4 依據(jù)系統(tǒng)的電壓等級不同 顯示重要性也不同 5 在超高壓系統(tǒng)中 它是決定系統(tǒng)絕緣水平依據(jù)之一 常見類型 中性點不接地系統(tǒng)弧光接地過電壓空載線路合閘過電壓切空載線路過電壓切空載變壓器過電壓 二 間隙電弧接地過電壓 1 產(chǎn)生原因 在中心點不接地系統(tǒng)中 當一相發(fā)生故障時 故障點的電弧熄滅和重燃 稱之為間隙性電弧 引起電磁暫態(tài)的振蕩過渡過程而引起的過電壓 稱之為間隙電弧接地過電壓 2 單相接地電路圖及相量圖 3 分析 注意幾點 1 應假設某故障相達到最大值時電弧接地 這是最嚴重情況 2 掌握某一狀態(tài) 某一時間下電壓初始值 穩(wěn)態(tài)值 3 過電壓的最大幅值可用下面公式估算過電壓幅值 穩(wěn)態(tài)值 穩(wěn)態(tài)值 初始值 4 影響因素 1 電弧熄滅與重燃時的相位 2 系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù) 3 中性點接地方式 5 限制措施 中性點安裝消弧線圈 6 消弧線圈及其對限制電弧接地過電壓的作用 1 消弧線圈 是一個鐵芯有氣隙的消弧線圈 它接在中性點與地之間 2 中性點經(jīng)消弧線圈接地后的電路圖及相量圖 3 作用 當故障相接地 非故障相電流應包括原先通過的電容電流加上流過消弧線圈上電流 兩者相位反向 使接地點電流 稱經(jīng)消弧線圈補償后的殘流 減少到足夠少 使接地電弧很快熄滅且不易重燃 4 消弧線圈的補償度 是消弧線圈電感電流補償系統(tǒng)對地電容電流的百分數(shù) 有三種運行狀態(tài) 欠補償全補償過補償 三 空載線路分閘過電壓 1 產(chǎn)生原因 在切除空載線路時 斷路器觸頭間的電弧重燃 2 切除空載線路時的等值電路 用單相集中參數(shù)的簡化等效電路來進行分析 觸頭間電壓ur t 為 3 分析 注意 1 可從產(chǎn)生過電壓最嚴重的狀態(tài)下分析 2 把握好每一狀態(tài)下起始和穩(wěn)定值 3 只須考慮在振蕩過程中產(chǎn)生的最大過電壓幅值 5 限制措施 1 提高斷路器滅弧性能 2 采用帶并聯(lián)電阻的斷路器 四 空載線路合閘過電壓 1 產(chǎn)生原因 在計劃性合閘或自動重合閘時 由于系統(tǒng)中儲能元件存在 狀態(tài)的改變將引起振蕩型的過渡過程 2 產(chǎn)生的物理過程 1 計劃性合閘 2 自動重合閘 空載線路計劃合閘過電壓由于正常的運行需要而進行的合閘操作叫正常合閘 在電壓峰值處合閘時過電壓最大 電源電壓變化是比較緩慢的 Em為穩(wěn)態(tài)分量 12 1 2重合閘過電壓自動重合閘是線路發(fā)生故障后 由繼電保護系統(tǒng)控制的合閘操作 重合閘時在線路上可能出現(xiàn)的最大過電壓幅值為3Em 波形如圖12 2 b 所示 3 影響因素 1 合閘相位 2 線路殘余電壓的大小與極性 4 限制措施 1 采用帶并聯(lián)電阻的斷路器 2 消除和削弱線路殘余電壓 3 同步合閘 4 安裝避雷器 五 切除空載變壓器過電壓 1 切除空載變壓器等值電路 2 產(chǎn)生原因 空載變壓器切除前流過空載變壓器的電流很小 當斷路器