操作過(guò)電壓防護(hù)

1、 12 12 操作過(guò)電壓及其防護(hù)操作過(guò)電壓及其防護(hù)電力系統(tǒng)運(yùn)行：電力系統(tǒng)運(yùn)行：正常操作正常操作故障操作故障操作 過(guò)電壓是指工頻下交流電壓均方根值升高，超過(guò)額過(guò)電壓是指工頻下交流電壓均方根值升高，超過(guò)額 定值的定值的10%10%，并且持續(xù)時(shí)間大于，并且持續(xù)時(shí)間大于1 1分鐘的長(zhǎng)時(shí)間分鐘的長(zhǎng)時(shí)間電壓電壓 變動(dòng)現(xiàn)象；變動(dòng)現(xiàn)象； 過(guò)電壓的出現(xiàn)通常是負(fù)荷投切的結(jié)果，例如：過(guò)電壓的出現(xiàn)通常是負(fù)荷投切的結(jié)果，例如： 切斷某一大容量負(fù)荷或向電容器組增能。切斷某一大容量負(fù)荷或向電容器組增能。過(guò)電壓過(guò)電壓操作過(guò)電壓內(nèi)過(guò)電壓雷電過(guò)電壓-外過(guò)電壓絕緣絕緣限壓限壓 特定條件下出現(xiàn)的超過(guò)工作電壓的異常電壓升高屬于電力系統(tǒng)

2、中的一種電磁擾動(dòng)現(xiàn)象。 電工設(shè)備的絕緣長(zhǎng)期耐受著工作電壓，同時(shí)還承受一定幅度的過(guò)電壓。 研究過(guò)電壓的起因，預(yù)測(cè)其幅值，并采取措施加以限制，是確定電力系統(tǒng)絕緣配合的前提，對(duì)于電工設(shè)備制造和電力系統(tǒng)運(yùn)行都具有重要意義。 電力系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行方式發(fā)生改變而引起的過(guò)電壓暫態(tài)過(guò)電壓諧振過(guò)電壓操作過(guò)電壓暫態(tài)過(guò)電壓：由于斷路器操作或發(fā)生短路故障，使電力系統(tǒng)經(jīng)歷過(guò)渡過(guò)程以后重新達(dá)到某種暫時(shí)穩(wěn)定的情況下所出現(xiàn)的過(guò)電壓，又稱(chēng)工頻電壓升高。 空載長(zhǎng)線電容效應(yīng)，工頻電源作用下，由于遠(yuǎn)距離空載長(zhǎng)線路電容效應(yīng)的積累，使沿線電壓分布不等，末端電壓最高。 不對(duì)稱(chēng)短路接地。三相輸電線路a相短路接地故障時(shí)，b、c 相上的電壓升高；

3、甩負(fù)荷過(guò)電壓，輸電線路因發(fā)生故障而被迫突然甩掉負(fù)荷時(shí)，由于電源電動(dòng)勢(shì)尚未及時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)而引起的過(guò)電壓。諧振過(guò)電壓:電力系統(tǒng)中電感、電容等儲(chǔ)能元件在某些接線方式下與電源頻率發(fā)生諧振所造成的過(guò)電壓。按起因分為：線性諧振過(guò)電壓鐵磁諧振過(guò)電壓參量諧振過(guò)電壓當(dāng)策動(dòng)力頻率和系統(tǒng)固有頻率相等時(shí)，系統(tǒng)受迫振動(dòng)的振幅最大-共振 操作過(guò)電壓(內(nèi)過(guò)電壓) 電力系統(tǒng)運(yùn)行中由于運(yùn)行狀態(tài)的突然變化，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)電感和電容元件間電磁能的互相轉(zhuǎn)換，引起振蕩性的過(guò)渡過(guò)程，在某些設(shè)備或局部電網(wǎng)上出現(xiàn)過(guò)電壓。（1） 由于進(jìn)行斷路器操作或發(fā)生突然短路而引起的衰減較快持續(xù)時(shí)間較短的過(guò)電壓.（2）操作過(guò)電壓:常見(jiàn)的有：空載線路合閘和重合閘過(guò)

4、電壓。切除空載線路過(guò)電壓。切斷空載變壓器過(guò)電壓。弧光接地過(guò)電壓。重點(diǎn)討論中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)常見(jiàn)操作過(guò)電壓： 合閘（重合閘）空載線路過(guò)電壓（嚴(yán)重） 切除空載線路過(guò)電壓 切除空載變壓器過(guò)電壓 解列過(guò)電壓不嚴(yán)重?cái)嗦菲鞲纳浦行渣c(diǎn)非直接接地系統(tǒng)過(guò)電壓形式弧光接地過(guò)電壓解列過(guò)電壓諧振過(guò)電壓12.1 12.1 空載線路合閘過(guò)電壓空載線路合閘過(guò)電壓系統(tǒng)運(yùn)行操作：合閘空載線路-正常合閘 自動(dòng)重合閘計(jì)劃性合閘:運(yùn)行需要正常合閘-線路起始電壓為0；三相線路對(duì)稱(chēng)且同期合閘按單相線路分析；用分布參數(shù)電路分析復(fù)雜按集中參數(shù)電路簡(jiǎn)單分析。12.1.1 正?？蛰d線路合閘過(guò)電壓 線路用T 型等值電路代替LT CT 線路等值電感

5、、電容 Ls電源等值電感e(t) 單相電源 電路分析基礎(chǔ)的重要性L=Ls+Lt/2電壓峰值處合閘過(guò)電壓最大，過(guò)渡過(guò)程振蕩頻率高于電源頻率過(guò)電壓產(chǎn)生的物理過(guò)程過(guò)渡過(guò)程振蕩頻率，超高壓線路0低，低壓線路0高 最大 改寫(xiě)uc Em 穩(wěn)態(tài)分量 Emcos0t 自由振蕩分量 過(guò)電壓幅值過(guò)電壓幅值 = 穩(wěn)態(tài)值+振蕩幅值 =穩(wěn)定值+（穩(wěn)定值-起始值） = 2穩(wěn)態(tài)值-起始值)cos1 ()(,00tEtutmc 時(shí)合閘TLC10時(shí)0/tEmUc2max tEEtummc0cos)(空載線路無(wú)殘余電壓，空載線路無(wú)殘余電壓，U Ucmaxcmax=2E=2Em m實(shí)際線路中有衰減、有阻尼實(shí)際線路中有衰減、有阻尼,

6、 ,U UC C(t(t) )是衰減振蕩波形是衰減振蕩波形考慮電源變化12.1.2 重合閘過(guò)電壓 自動(dòng)重合閘線路發(fā)生故障后,由繼電保護(hù)系統(tǒng)控制的 合閘操作.（1） 重合閘-當(dāng)架空線路故障清除后，在短時(shí)間內(nèi)閉合斷路器，稱(chēng)為重合閘。（2） 由于實(shí)際上大多數(shù)架空線路故障為瞬時(shí)或暫時(shí)性的，因此重合閘是運(yùn)行中常采用的自恢復(fù)供電方法之一。單相短路故障單相短路故障 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng) A A相對(duì)地短路相對(duì)地短路S S2 2先跳閘，健全相先跳閘，健全相B B、C C由由S1S1看變成空載線路看變成空載線路有對(duì)地電容有對(duì)地電容S1S1跳閘跳閘-B-B、C C相有殘余電壓，相有殘余電壓，0.5s

7、0.5s后后S2S2自動(dòng)合閘，如自動(dòng)合閘，如B B、C C一相大最大值且極性相反一相大最大值且極性相反 則則起始值=-Em過(guò)電壓幅值=2穩(wěn)態(tài)值-起始值2Em-(-Em)= 3Em重合閘線路可能出現(xiàn)的過(guò)電壓為3Em12.1.3 空載線路合閘過(guò)電壓的影響因素及限制措施合閘相位:在較有利情況下合閘需改進(jìn)高壓斷路器機(jī) 械特性，專(zhuān)門(mén)控制裝置選擇合閘相位；線路損耗:線路電阻.過(guò)電壓高時(shí)強(qiáng)烈電暈消耗過(guò)渡 過(guò)程能量，使過(guò)電壓幅值降低；線路上殘壓變化：自動(dòng)重合閘過(guò)程中絕緣子泄漏電阻 和阻尼振蕩回路泄放殘余電荷-降低線路 上殘壓-降低過(guò)電壓；單相自動(dòng)重合閘：三相合閘不同期加大過(guò)電壓，超高壓 采用單相自動(dòng)重合閘.后

8、備保護(hù)措施：并聯(lián)電阻斷路器、磁吹閥避雷器、 氧化鋅避雷器。12.2 切除空載線路過(guò)電壓高壓斷路器 低壓斷路器高壓斷路器(高壓開(kāi)關(guān)):變電所主要電力控制設(shè)備,具有滅弧特性。 系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),它能切斷和接通線路及各種電氣設(shè)備的空載和負(fù)載電流;系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),它和繼電保護(hù)配合,能迅速切斷故障電流,以防止擴(kuò)大事故范圍. 分類(lèi)：油斷路器、SF6斷路器、真空斷路器、壓縮空氣斷路器n切除空載線路-常見(jiàn)系統(tǒng)操作n分閘初期斷路器觸頭間恢復(fù)電壓上升速度超過(guò)絕緣介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度的上升速度造成觸頭間電弧重燃，引起電磁振蕩，造成過(guò)電壓過(guò)電壓產(chǎn)生的物理過(guò)程過(guò)電壓產(chǎn)生的物理過(guò)程線路電壓線路電壓u uc c(t(t)=)=e(t

9、e(t) )觸頭分離后觸頭分離后t t1 1，線路電荷線路電荷無(wú)處泄放無(wú)處泄放u uc c(t(t) )保留為保留為E Em m 觸頭間電壓觸頭間電壓u ur r(t(t)=)=e(t)-Ee(t)-Em m= =E Em m(cos(cost-1)t-1)單相集中參數(shù)簡(jiǎn)化等效電路單相集中參數(shù)簡(jiǎn)化等效電路工頻每半周重燃一次，線路電壓，線路達(dá)到很高數(shù)值，至觸頭絕緣足夠高，不再重燃。電工技術(shù)學(xué)報(bào) 過(guò)電壓因素 斷路器滅弧性能-不重燃 線路泄漏 斷路器性能改善-重合閘過(guò)電壓成為絕緣水平?jīng)Q定因素 重燃滅弧12.3 切除空載變壓器過(guò)電壓斷路器切空變、并聯(lián)電抗器及電動(dòng)機(jī)-系統(tǒng)常見(jiàn)操作斷路器滅弧性能的改進(jìn)抑制

10、切空線過(guò)電壓但滅弧能力強(qiáng)導(dǎo)致切空變過(guò)電壓dil(t)/dt 大引起變壓器感應(yīng)電壓 L dil(t)/dt 達(dá)到很高數(shù)值過(guò)電壓產(chǎn)生的物理過(guò)程C小ic(t)iL(t)開(kāi)路前i(t)iL(t) 某時(shí)刻截流，LC回路失去與電源交換能量關(guān)系，電感中殘留iL(0),電容中殘留uc(0) 初始能量1/2iL2(0)+ uc2(0) 能量在LC回路交換在iL(t) =ILm 最大電流時(shí)截流最大預(yù)期電壓Ucm=ILm ZTL變壓器勵(lì)磁電感，C變壓器等值對(duì)地電容截留造成過(guò)電壓，也造成觸頭很大恢復(fù)電壓觸頭分開(kāi)過(guò)程中發(fā)生重燃多次復(fù)雜多次重燃過(guò)程中能量減少，限制了過(guò)電壓幅值-重燃降低過(guò)電壓重燃-切空變、切空線相反切空變

11、過(guò)電壓主要限制措施-閥型避雷器影響過(guò)電壓的因素12.4 操作過(guò)電壓的限制措施12.4.1利用斷路器并聯(lián)電阻限制分合閘過(guò)電壓分合閘造成過(guò)電壓限制措施：斷路器主觸頭并聯(lián)大容量電阻，主觸頭外串聯(lián)輔助觸頭分合閘過(guò)程分成兩個(gè)階段-縮小每個(gè)階段過(guò)渡過(guò)程的起始值與穩(wěn)態(tài)值的差值減小每一階段過(guò)電壓；大電阻阻尼加速振蕩過(guò)程衰減抑制分合閘過(guò)電壓。（1）利用并聯(lián)電阻限制合空線過(guò)電壓合閘過(guò)程：合閘過(guò)程：S2合閘-R串入LC回路1.5-2個(gè)工頻周期后S1合閘-R短接；兩個(gè)階段兩個(gè)階段過(guò)渡過(guò)程振蕩分量幅值減小，電阻阻尼-振蕩過(guò)程衰減加快。電阻因素：電阻因素：并聯(lián)電阻接入時(shí)間：10-15ms阻值的影響阻值對(duì)合閘過(guò)電壓的影響阻

12、值對(duì)合閘過(guò)電壓的影響1階段過(guò)電壓幅值隨R增大 減小2階段過(guò)電壓幅值隨R增大 增大交點(diǎn) R0.5-2.0Z 最佳 Z=400 線路波阻抗 R取200-800 （1）利用并聯(lián)電阻限制切空線過(guò)電壓分閘過(guò)程分閘過(guò)程：S1先斷開(kāi)R接入1.5-2周期后S2開(kāi)。電阻限制過(guò)電壓的作用：電阻限制過(guò)電壓的作用：降低觸頭間恢復(fù)電壓，減小重燃機(jī)會(huì)本身降低重燃后過(guò)電壓。切空線、合空線電阻不同切空線、合空線電阻不同過(guò)電壓原因斷路器觸頭重燃12.4.2 利用避雷器限制操作過(guò)電壓傳統(tǒng)：避雷器限制雷電過(guò)電壓性能改進(jìn)，發(fā)展-限制操作過(guò)電壓成為可能巴丹吉林沙漠12.5 絕緣配合的基本概念與基本方法絕緣水平絕緣配合 12.5.1 絕緣配合的原則電力系統(tǒng)-限制過(guò)電壓、提高絕緣水平電壓等級(jí)提高設(shè)備絕緣比重加大-提高困難、經(jīng)濟(jì)不可取 絕緣配合：電力系統(tǒng)中用以確定輸電線路和電工設(shè)備絕緣水 平的原則、方法和規(guī)定。研究研究絕緣配合的絕緣配合的目的目的綜合考慮電工設(shè)施可能承受的作用電壓，過(guò)壓 防護(hù)裝置的效用，以及設(shè)備的絕緣材料和絕緣 結(jié)構(gòu)對(duì)各種作用電壓的耐受特性等因素，并且 考慮經(jīng)