電力系統(tǒng)的關(guān)合

1、電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力系統(tǒng)的關(guān)合電力系統(tǒng)的關(guān)合 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）短路故障的關(guān)合一、短路與短路形式 短路是電力系統(tǒng)中最常見(jiàn)的最嚴(yán)重的故障形式，它可能由多種原因所引起?！岸搪范搪贰本褪侵鸽娏ο到y(tǒng)中一相或就是指電力系統(tǒng)中一相或多相載流導(dǎo)體接地或互相短接，從而把負(fù)載阻抗短接掉。多相載流導(dǎo)體接地或互相短接，從而把負(fù)載阻抗短接掉。 由短路而在系統(tǒng)中出現(xiàn)的短路電流可達(dá)正常工作電流的幾十倍甚至上百倍，給電力系統(tǒng)帶來(lái)十分嚴(yán)重的影響，它將引起電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的損壞、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的破壞、繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作及大量甩負(fù)荷，產(chǎn)生對(duì)通信線路和

2、信號(hào)系統(tǒng)的干擾、系統(tǒng)的過(guò)電壓（如工頻電壓升高等），為了保證電力系統(tǒng)的安全，應(yīng)采取限制措施和盡快切除短路故障。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）引起電力系統(tǒng)短路的原因有如下三種： （1）絕緣破壞； （2）偶然、非人能控制的事故，如小動(dòng)物災(zāi)害等； （3）人為事故。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式有兩大類:一類是中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)過(guò)低阻抗接地，稱為大接地電流系統(tǒng)；另一類是中性點(diǎn)不接地，經(jīng)過(guò)消弧線圈或高阻抗接地，稱為小接地電流系統(tǒng)。其中采用最廣泛的是中性點(diǎn)接地、中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)消弧線圈接地和

3、中性點(diǎn)直接接地等三種方式。電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）( (一一) )中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng) 當(dāng)中性點(diǎn)不接地的系統(tǒng)中發(fā)生一相接地時(shí)，接在相間電壓上的受電器的供電并未遭到破壞，它們可以繼續(xù)運(yùn)行，但是這種電網(wǎng)長(zhǎng)期在一相接地的狀態(tài)下運(yùn)行，也是不能允許的，因?yàn)檫@時(shí)非故障相電壓升高，絕緣薄弱點(diǎn)很可能被擊穿，而引起兩相接地短路，將嚴(yán)重地?fù)p壞電氣設(shè)備。 所以，在中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中，必須設(shè)專門(mén)的監(jiān)察裝置，以便使運(yùn)行人員及時(shí)地發(fā)現(xiàn)一相接地故障，從而切除電網(wǎng)中的故障部分。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分） 在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)接地的電容電流較大時(shí)，

4、在接地處引起的電弧就很難自行熄滅。在接地處還可能出現(xiàn)所謂間隙電弧，即周期地熄滅與重燃的電弧。 由于電網(wǎng)是一個(gè)具有電感和電容的振蕩回路，間歇電弧將引起相對(duì)地的過(guò)電壓，其數(shù)值可達(dá)(2.53)Ux。這種過(guò)電壓會(huì)傳輸?shù)脚c接地點(diǎn)有直接電連接的整個(gè)電網(wǎng)上，更容易引起另一相對(duì)地?fù)舸?，而形成兩相接地短路?在電壓為3-10kV的電力網(wǎng)中，一相接地時(shí)的電容電流不允許大于30A，否則，電弧不能自行熄滅。在2060kV電壓級(jí)的電力網(wǎng)中，間歇電弧所引起的過(guò)電壓，數(shù)值更大，對(duì)于設(shè)備絕緣更為危險(xiǎn)，而且由于電壓較高，電弧更難自行熄滅。因此，在這些電網(wǎng)中，規(guī)定一相接地電流不得大于10A。電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)

5、備（高壓電器部分）( (二二) )中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng) 當(dāng)一相接地電容電流超過(guò)了上述的允許值時(shí),可以用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的方法來(lái)解決，該系統(tǒng)即稱為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。 消弧線圈主要有帶氣隙的鐵芯和套在鐵芯上的繞組組成，它們被放在充滿變壓器油的油箱內(nèi)。繞組的電阻很小，電抗很大。消弧線圈的電感，可用改變接入繞組的匝數(shù)加以調(diào)節(jié)。顯然，在正常的運(yùn)行狀態(tài)下，由于系統(tǒng)中性點(diǎn)的電壓三相不對(duì)稱電壓，數(shù)值很小，所以通過(guò)消弧線圈的電流也很小。采用過(guò)補(bǔ)償方式,即使系統(tǒng)的電容電流突然的減少(如某回線路切除)也不會(huì)引起諧振，而是離諧振點(diǎn)更遠(yuǎn)。電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（

6、高壓電器部分） 在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，一相接地和中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一樣，故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓升高至 倍，三相線電壓仍然保持對(duì)稱和大小不變，所以也允許暫時(shí)運(yùn)行，但不得超過(guò)兩小時(shí)，消弧線圈的作用對(duì)瞬時(shí)性接地系統(tǒng)故障尤為重要，因?yàn)樗菇拥靥幍碾娏鞔蟠鬁p小，電弧可能自動(dòng)熄滅。接地電流小，還可減輕對(duì)附近弱點(diǎn)線路的影響。 在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中,各相對(duì)地絕緣和中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)一樣,也必須按線電壓設(shè)計(jì)。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）（三）中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)（三）中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng) 中性點(diǎn)的電位在電網(wǎng)的任何工作狀態(tài)下均保持為零。在這種系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生一

7、相接地時(shí)，這一相直接經(jīng)過(guò)接地點(diǎn)和接地的中性點(diǎn)短路，一相接地短路電流的數(shù)值最大，因而應(yīng)立即使繼電保護(hù)動(dòng)作，將故障部分切除。 中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)過(guò)電抗器接地系統(tǒng)，在發(fā)生一相接地故障時(shí)，故障的送電線被切斷，因而使用戶的供電中斷。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在1000V以上的電網(wǎng)中，大多數(shù)的一相接地故障，尤其是架空送電線路的一相接地故障，大都具有瞬時(shí)的性質(zhì)，在故障部分切除以后，接地處的絕緣可能迅速恢復(fù)，而送電線可以立即恢復(fù)工作。目前在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)內(nèi)，為了提高供電可靠性，均裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置，在系統(tǒng)一相接地線路切除后，立即自動(dòng)重合，再試送一次，如為瞬時(shí)故障，送電即可恢復(fù)。電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)

8、備（高壓電器部分） 中性點(diǎn)直接接地的主要優(yōu)點(diǎn)是它在發(fā)生一相接地故障時(shí),非故障相地對(duì)電壓不會(huì)增高, 因而各相對(duì)地絕緣即可按相對(duì)地電壓考慮。電網(wǎng)的電壓愈高，經(jīng)濟(jì)效果愈大；而且在中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，單相接地電流往往比正常負(fù)荷電流小得多，因而要實(shí)現(xiàn)有選擇性的接地保護(hù)就比較困難，但在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)就比較容易，由于接地電流較大，繼電保護(hù)一般都能迅速而準(zhǔn)確地切除故障線路，且保護(hù)裝置簡(jiǎn)單，工作可靠。電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分） 三相電力系統(tǒng)中存在著中性點(diǎn)直接接地（或經(jīng)低阻抗接地）和不直接接地（或經(jīng)高阻抗接地）兩種形式，當(dāng)發(fā)生一相或多相載流導(dǎo)體接地或相互

9、短接時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)多種不同的短路形式，主要有六種不同情況。 (a)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的單相接地短路 (b)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的兩相接地短路 (c)兩相不接地短路 (d)中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的三相接地短路 (e)三相不接地短路 (f)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中斷路器異側(cè)兩相接地短路 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分） 短路可以發(fā)生在發(fā)電廠附近電網(wǎng)中（即發(fā)電機(jī)近旁），也可以發(fā)生在遠(yuǎn)離發(fā)電廠的輸配電電網(wǎng)中。前者因發(fā)電機(jī)的影響，單相短路電流最大、三相短路電流最小。運(yùn)行部門(mén)常采取措施將單相短路電流降低到三相短路電流的水平。后者的單相和三相短路電流基本相等，而兩相短路電流較小。 當(dāng)三相短路時(shí)，通?？紤]三相阻

10、抗相等，三相同時(shí)發(fā)生短路，短路點(diǎn)也是理想的金屬短接的情況，因此三相的電壓和電流是對(duì)稱的（數(shù)值相同，但相位不同），這樣的短路稱為對(duì)稱短路對(duì)稱短路；而其它的短路方式，則各相電路中的電流、電壓和相位角都不同，統(tǒng)稱為不對(duì)稱短路不對(duì)稱短路方式。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）二、短路故障的關(guān)合（接通） 開(kāi)關(guān)電器要求能關(guān)合短路的原因有： （1）系統(tǒng)中存在“預(yù)伏故障”，接通電路時(shí)實(shí)際上關(guān)合了短路故障。電網(wǎng)中在電路接通前已存在或接通瞬間發(fā)生的短路故障稱為預(yù)伏故障。這是非人能預(yù)知和控制的。 （2）自動(dòng)重合閘操作的需要：短路故障大多數(shù)是臨時(shí)性故障、約占85；只有少數(shù)是永久性故障，約占5。

11、為保證供電可靠性和自動(dòng)區(qū)分故障線路（自動(dòng)重合器與分段器的配合），需要斷路器和重合器去關(guān)合短路。我們常稱這種重合閘為試探性重合閘。 （3）人為接地短路操作 （4）誤操作關(guān)合短路：這是人為因素的事故，應(yīng)盡量避免。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分） 觸頭在關(guān)合過(guò)程中，特別是關(guān)合短路時(shí)，可能產(chǎn)生觸頭焊接。這種焊接過(guò)程與觸頭處于閉合位置通過(guò)短路電流而產(chǎn)生的焊接情況是不同的。這些差別表現(xiàn)在: (1)觸頭的接觸面在關(guān)合前可能已被預(yù)熱甚至熔化。例如觸頭在關(guān)合過(guò)程中，當(dāng)動(dòng)、靜觸頭間的距離很近時(shí)，觸頭間可能由于預(yù)擊穿而出現(xiàn)電弧。電弧將使觸頭表面發(fā)熱、熔化。又如在快速重合過(guò)程中，斷路器在開(kāi)斷

12、短路故障后很快又重新關(guān)合。這樣，觸頭在關(guān)合前已被電弧灼熱、熔化。由于這一情況，觸頭在重合過(guò)程中的關(guān)合更容易導(dǎo)致觸頭熔焊。 (2)在關(guān)合過(guò)程觸頭剛剛接觸時(shí)，壓緊觸頭的力量是觸頭的初壓力。初壓力較終壓力低，這也容易導(dǎo)致觸頭熔焊。 (3)在關(guān)合過(guò)程中，觸頭可能發(fā)生振動(dòng)。電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）三、單相短路電流波形 sinmeUtRL在同一電路情況下，無(wú)論開(kāi)關(guān)閉合和系統(tǒng)工作時(shí)發(fā)生短路，還是發(fā)生了關(guān)合短路故障，在電路中出現(xiàn)的短路電流應(yīng)是相同的，其等值電路也是相同的。 設(shè)電源電壓)tsin(Uem ，為短路發(fā)生時(shí)的電壓相位角，也可稱為短路合閘相位角，L、R 為短路時(shí)回路的等

13、效電感和電阻 （假定為集中參數(shù)， 且為定值） ，則 回路短路阻抗 22R)L(Z 短路阻抗功率因數(shù)角 RLtg1 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）從短路開(kāi)始計(jì)時(shí)，,i00 可求解得電流表達(dá)式： tLRdmdmtLRmmde )sin(I)tsin(Ie )sin(zU)tsin(zUi 式中：Z/UImdm 。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）1短路電流的組成：它由周期分量和非周期分量?jī)刹糠纸M成： )tsin(Iidmd 和tLRdmde )sin(Ii 周期分量di是一個(gè)幅值為Z/UImdm 的交變分量，且是一個(gè)穩(wěn)態(tài)分量。dmI即為短路電流周期

14、分量的幅值，或稱短路電流的穩(wěn)態(tài)幅值。 非周期分量 di是一個(gè)指數(shù)衰減函數(shù)曲線，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后即衰減至零。 2兩個(gè)特殊情況： （1）當(dāng)0 或時(shí)，0 di，即不存在非周期分量，只有周期分量。 （2）當(dāng)2 時(shí)， di最大，非周期分量起始值即為dmI。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）3短路電流的最大幅值與短路沖擊系數(shù)： 短路電流最大幅值通常在短路后的半個(gè)周期，即s.t010 時(shí)出現(xiàn)，這一最大幅值常稱為短路沖擊電流 )e(II.LRdmc0101 式中當(dāng)0 時(shí)，取負(fù)值； 時(shí)取正值。 短路沖擊電流與短路電流穩(wěn)態(tài)幅值之比稱為短路沖擊系數(shù)cK： L/R.dmcceIIK0101 據(jù)統(tǒng)

15、計(jì)，目前電網(wǎng)實(shí)際可能出現(xiàn)最大沖擊電流的情況為,.cos070 086 ， ,msR/LT45 ， 從而可得到最大的短路沖擊系數(shù)8110450010.)e(K.cm ，這也是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的值。隨著電壓等級(jí)的升高和電網(wǎng)容量的增大，cos和時(shí)間常數(shù) T 都會(huì)有所變化，使最大短路沖擊系數(shù)可能再增大。個(gè)別發(fā)電機(jī)近旁發(fā)生的短路，已經(jīng)取值為 1.9。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）4.角對(duì)短路電流的影響： 短路發(fā)生時(shí)電壓相位角是一個(gè)隨機(jī)值，一般可作為等概率事件來(lái)考慮，即任何角值發(fā)生的可能性是相同的。可見(jiàn)，短路合閘相位角對(duì)短路電流會(huì)發(fā)生重要影響。 顯然，當(dāng)0 或時(shí)，僅有周期分量，如

16、圖上曲線 3。 當(dāng) 0時(shí)， ，非周期分量為正值，如圖中曲線 1 和 2。在非周期分量未衰減完前（即存在非周期分量時(shí)） ，短路電流波形中可見(jiàn)第 1、3、5個(gè)電流半波（奇數(shù)半波）的電流幅值均比dmI大，且半波持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，超過(guò)ms10，這些半波就稱為大半波（即幅值大而時(shí)間長(zhǎng)的電流半波） 。而第 2、4、6個(gè)電流半波（偶數(shù)半波）的電流幅值小于dmI，持續(xù)時(shí)間小于ms10，這些半波就稱為小半波（即幅值小而時(shí)間短的半波） 。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）四、三相短路時(shí)的電流波形 L/RtdmdmdAe )sin(I)tsin(Ii L/RtdmdmdBe )sin(I)tsin

17、(Ii 3232L/RtdmdmdCe )sin(I)tsin(Ii 3232電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電容電路的關(guān)合與涌流一、電容電路接通時(shí)的電壓變化 uL L1CQ QD D電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）2121102010111020000000sin()1sin()cossin111sin()cossin00cossin()(sin )cossin2sinCCmCmCmCCmCmmCmmd uLCuUtdtCuUtttLCLCLCuUttttuUiUuUtUUttUUU通常時(shí)uL L1CQ QD D電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力

18、開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分） 電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)主要在以下兩種情況時(shí)需要關(guān)合空載輸電線路 正常操作的需要，如輸電線路檢修后投人運(yùn)行； 線路短路故障切除后的自動(dòng)重合。 空載輸電線路是一個(gè)對(duì)地分布電容，可看成是一個(gè)電容性負(fù)載?？蛰d長(zhǎng)線可用一個(gè)鏈形網(wǎng)絡(luò)來(lái)等效。在通常情況下，即空線上沒(méi)有殘余電荷和初始電壓（如接有電磁式電壓互感器，可釋放電荷），在關(guān)合此空線時(shí)，由于電壓波在線路上行進(jìn)到開(kāi)路末端反射，在線路上最多產(chǎn)生2倍電源電壓幅值（三相時(shí)指相電壓）。二、空載長(zhǎng)線接通時(shí)的過(guò)電壓 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分） 關(guān)合空載線路時(shí)，過(guò)電壓與合閘瞬間的電源電壓（合閘相位關(guān)合空載線路時(shí)，過(guò)電壓與合

19、閘瞬間的電源電壓（合閘相位角角) )和線路的殘余電壓有關(guān)。和線路的殘余電壓有關(guān)。 產(chǎn)生過(guò)電壓的根本原因是產(chǎn)生過(guò)電壓的根本原因是L L與與C C1 1的振蕩造成的。的振蕩造成的。 當(dāng)空載輸電線路上沒(méi)有初始電壓關(guān)合時(shí)，過(guò)電壓可達(dá)當(dāng)空載輸電線路上沒(méi)有初始電壓關(guān)合時(shí)，過(guò)電壓可達(dá)2 2倍；倍；如空載長(zhǎng)線上有初始電壓，其極性在合閘時(shí)又與電源電壓極如空載長(zhǎng)線上有初始電壓，其極性在合閘時(shí)又與電源電壓極性相反，則關(guān)合時(shí)就可能在空載輸電線路上出現(xiàn)性相反，則關(guān)合時(shí)就可能在空載輸電線路上出現(xiàn)2 23 3倍的過(guò)倍的過(guò)電壓。電壓。 空載輸電線路上具有初始電壓的關(guān)合情況，通常是在自動(dòng)重空載輸電線路上具有初始電壓的關(guān)合情況，

20、通常是在自動(dòng)重合閘關(guān)合時(shí)出現(xiàn)。當(dāng)空載輸電線接在電源上時(shí)，其上即為電合閘關(guān)合時(shí)出現(xiàn)。當(dāng)空載輸電線接在電源上時(shí)，其上即為電源電壓，當(dāng)某種原因斷路器跳閘分?jǐn)鄷r(shí)，在電流零點(diǎn)熄弧，源電壓，當(dāng)某種原因斷路器跳閘分?jǐn)鄷r(shí)，在電流零點(diǎn)熄弧，此時(shí)電容上的電壓為電源電壓幅值，如果電荷無(wú)法泄漏或釋此時(shí)電容上的電壓為電源電壓幅值，如果電荷無(wú)法泄漏或釋放很慢，則電壓就維持在最大值或某一值；若斷路器立即自放很慢，則電壓就維持在最大值或某一值；若斷路器立即自動(dòng)重合閘，則就是關(guān)合具有初始電壓的電容負(fù)載；在最嚴(yán)重動(dòng)重合閘，則就是關(guān)合具有初始電壓的電容負(fù)載；在最嚴(yán)重的條件下，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生最大可達(dá)的條件下，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生最大可達(dá)3 3

21、倍的過(guò)電壓。倍的過(guò)電壓。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分） 對(duì)電壓等級(jí)對(duì)電壓等級(jí)220kV220kV及以下的電網(wǎng)，其絕緣水平能夠承受及以下的電網(wǎng)，其絕緣水平能夠承受3 3倍倍以下的過(guò)電壓。但對(duì)以下的過(guò)電壓。但對(duì)330kV330kV及以上的電網(wǎng)，其絕緣水平均較低，及以上的電網(wǎng)，其絕緣水平均較低，在選擇和確定絕緣時(shí)允許的過(guò)電壓倍數(shù)，在選擇和確定絕緣時(shí)允許的過(guò)電壓倍數(shù)，330kV330kV電網(wǎng)取電網(wǎng)取2.752.75，500kV500kV電網(wǎng)取電網(wǎng)取2.52.5。顯然在最不利條件下關(guān)合空載輸電線路時(shí)可。顯然在最不利條件下關(guān)合空載輸電線路時(shí)可能產(chǎn)生的過(guò)電壓倍數(shù)已超過(guò)其絕緣水平，

22、從而會(huì)危及系統(tǒng)絕緣能產(chǎn)生的過(guò)電壓倍數(shù)已超過(guò)其絕緣水平，從而會(huì)危及系統(tǒng)絕緣安全，必須采取降低過(guò)電壓的措施。安全，必須采取降低過(guò)電壓的措施。 現(xiàn)已采用的降低過(guò)電壓的措施有：現(xiàn)已采用的降低過(guò)電壓的措施有： （1 1）斷路器加裝合閘用并聯(lián)電阻；）斷路器加裝合閘用并聯(lián)電阻； （2 2）選相合閘：在關(guān)合空載長(zhǎng)線時(shí)，使斷路器在電源電壓）選相合閘：在關(guān)合空載長(zhǎng)線時(shí)，使斷路器在電源電壓與初始電壓同極性時(shí)關(guān)合。與初始電壓同極性時(shí)關(guān)合。 目前正在目前正在500kV 500kV 系統(tǒng)中試運(yùn)行的選相合閘斷路器，其關(guān)合系統(tǒng)中試運(yùn)行的選相合閘斷路器，其關(guān)合精度為精度為1ms1ms。電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（

23、高壓電器部分）三、并聯(lián)電容器組運(yùn)行中的涌流 目前電網(wǎng)中已廣泛采用并聯(lián)電容器組來(lái)調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓，改善功率因數(shù)，降低線損，以提高供電質(zhì)量和減少運(yùn)行費(fèi)用。由于電網(wǎng)調(diào)節(jié)的需要，投切電容器組的操作相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較頻繁的。除了對(duì)投切電容器組時(shí)的操作過(guò)電壓需進(jìn)行研究外，還必須研究電容器組運(yùn)行過(guò)程中的涌流問(wèn)題。 涌流(surge current)是一個(gè)幅值比電容器正常工作電流大幾倍至幾十倍，持續(xù)時(shí)間很短的高頻衰減電流。過(guò)大的涌流會(huì)造成系統(tǒng)中其它電器設(shè)備的損壞，因此對(duì)可能出現(xiàn)過(guò)大涌流的場(chǎng)合，必須采取一定的措施，使涌流的大小限制在允許的范圍以內(nèi)。電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分） 電容器組接入電

24、網(wǎng)時(shí)，通常需要斷路器來(lái)進(jìn)行投切的操作。為了保護(hù)電容器免于內(nèi)部故障時(shí)發(fā)生爆炸，電容器保護(hù)方式中以單臺(tái)熔斷器保護(hù)（即用一個(gè)熔斷器單獨(dú)保護(hù)一臺(tái)電容器）為最簡(jiǎn)單，也比較可靠。因此一般電容器組的接線原理是：每一臺(tái)電容器C（也稱電容器單元）與一個(gè)保護(hù)用熔斷器RD串聯(lián)，然后多臺(tái)并聯(lián)后用一斷路器DL接入電網(wǎng)。對(duì)于三相系統(tǒng)則每相電容器并聯(lián)后以星形或三角形連接的方式接入電網(wǎng)。 對(duì)于用作投切電容器組的斷路器，除了考慮到開(kāi)斷電容電流的性能外，還要考慮合閘操作時(shí)合閘涌流的影響以及是否會(huì)因合閘涌流而引起開(kāi)斷性能的變壞等。 合閘涌流在系統(tǒng)中是一種暫態(tài)過(guò)電流，在它作用下保護(hù)用熔斷器不能熔斷，否則就是誤動(dòng)作，因此熔斷器還必需具

25、有一定的抗涌流能力。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）ULCLCLCLCLs電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）涌流幅值 ffIII01m01mm1y 式中01f為涌流振蕩頻率，f 為工頻頻率 50Hz。 若將涌流幅值與工作電流有效值之比稱為涌流倍數(shù) K。則 ff222/IImIIK0101mm1ycm1y1 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）在三相電力系統(tǒng)中， 已知電容器組三相總?cè)萘繛?rcmCUP，（kVAR） ，其中 mC 為每一相的電容量（F） ；電容器組安裝處的三相短路容量為dP，（kVA） ，可得單組電容器組關(guān)合時(shí)每

26、一相的涌流幅值 rcdcdm01mymUpp32PpIII 式中：rccmU3P2mI2I ，即為電容器組每相工作電流； （A，有效值；rU為系統(tǒng)最高工作電壓或電氣設(shè)備額定電壓， （kV，有效值） 。 且涌流倍數(shù)cdP/PK 21 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）（1）合閘涌流的幅值與涌流的振蕩頻率有關(guān)。也即與線路電感和電容器組的電容有關(guān)。涌流倍數(shù)與f/f01（即涌流頻率和電源工頻之比）成正比。 （2）流經(jīng)斷路器的合閘涌流，其幅值與電容器組的容量和裝設(shè)地點(diǎn)短路容量的乘積的平方根成正比。 （3）合閘涌流倍數(shù)與電容器裝設(shè)地點(diǎn)的短路容量的平方根成正比，而與電容器組容量的平方根

27、成反比。在短路容量相同的地點(diǎn)投入電容器組時(shí)，電容器組的容量愈小，則流過(guò)單臺(tái)電容器及保護(hù)用熔斷器的涌流倍數(shù)愈大。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電容器分組投入時(shí)的涌流電容器分組投入時(shí)的涌流 在實(shí)際運(yùn)用中，由于容量上或運(yùn)行上的需要，有時(shí)把電容器分成幾個(gè)組，每個(gè)組由一臺(tái)斷路器控制再接入母線。電容器組各組間為并聯(lián)，安裝位置也相距較近，運(yùn)行時(shí)電容器組將按順序投入電網(wǎng)。在第一組投入時(shí)，所產(chǎn)生的涌流就是單組投入時(shí)的合閘涌流。第二組投入時(shí)，除由電源產(chǎn)生的涌流外，第一組已充電的電容器也要向第二組電容器充電，也產(chǎn)生涌流，所以在被投入的回路中所產(chǎn)生的涌流為上述兩種涌流的疊加。以后幾組電容器

28、投入時(shí)的情況與第二組的情況相同。只是在每投入一組后，已充電的電容器組的容量有所增大。與前面分析相同，當(dāng)電源產(chǎn)生的涌流在達(dá)到其最大值時(shí)，因電容器組之間所產(chǎn)生的涌流（因頻率更高）已經(jīng)早就衰減完，即分組投入時(shí)的涌流主要取決于組間產(chǎn)生的涌流。所以分組投入時(shí)涌流的計(jì)算，只要計(jì)算電容器組投入電網(wǎng)時(shí)近旁已有電容器組在運(yùn)行的情況即可。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）設(shè)有 n 組容量各為 mPc 的電容器組。 （n-1）組已投入電網(wǎng)，當(dāng)?shù)?n 組在電源電壓幅值時(shí)投入，電容器組間因電位均等過(guò)程而產(chǎn)生的涌流可如下計(jì)算， （因電源產(chǎn)生的涌流可照前述計(jì)算） ，如假定各組間的電感和電阻均相等，各

29、為 L2及 R2。第 n 組電容器上沒(méi)有殘余電荷。求解可得： tsineIn1ni02tm022y2 涌流幅值為： m02m2yIn1nI 上兩式中：Im最后投入的電容器組的工頻工作電流幅值； mC每一電容器組的電容； 02022221f;mCL ， 02f和02為電容器組間電位均等時(shí)涌流的振蕩頻率和角頻率。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）（1）由于電容器組間距離較近，組間電感總比線路的電感要小得多，即0102 ,因此，電容器組間所產(chǎn)生的涌流無(wú)論頻率或幅值都比因電源產(chǎn)生的涌流要大。 （2）在已有電容器投運(yùn)的地點(diǎn)，再投入電容器組時(shí)，則所產(chǎn)生的涌流要比單組投入時(shí)為大。 且

30、先已投運(yùn)的電容器組容量愈大，則涌流也愈大。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）開(kāi)斷電容器組發(fā)生重?fù)舸r(shí)的涌流開(kāi)斷電容器組發(fā)生重?fù)舸r(shí)的涌流 在開(kāi)斷電容器時(shí)，若由于開(kāi)關(guān)發(fā)生重?fù)舸?，相?dāng)于把電容器又投入電網(wǎng)，因而也要產(chǎn)生涌流。考慮最嚴(yán)重的情況，即在電源電壓幅值時(shí)開(kāi)斷電容器組，且電容器上的電荷還來(lái)不及釋放，又在反向幅值時(shí)重?fù)舸?，此時(shí)相當(dāng)于兩倍電壓幅值時(shí)投入電容器組，因此涌流幅值也加倍。若多次反復(fù)擊穿，則涌流逐步更大，并將在電容器上產(chǎn)生很高的過(guò)電壓。 電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電力開(kāi)關(guān)設(shè)備（高壓電器部分）電容器組內(nèi)電容器單元故障時(shí)的涌流 由多臺(tái)電容器并聯(lián)成一個(gè)電容器組，當(dāng)其中任一臺(tái)電容器發(fā)生內(nèi)部短路（整個(gè)單元全部短路）或外部短路故障時(shí)，那么其它健康的電容器均將向故障電容器放電而產(chǎn)生涌流。以短路發(fā)生