電力系統(tǒng)過電壓研究新進(jìn)展(博士班講座)

電力系統(tǒng)過電壓研討新進(jìn)展目錄1、概述2、配電網(wǎng)過電壓2.1配電網(wǎng)的內(nèi)部過電壓2.1.1配電網(wǎng)中的鐵磁諧振過電壓2.1.2配電網(wǎng)中的電弧接地過電壓2.1.3配電網(wǎng)中的CVT過電流景象2.1.4配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)操作電磁暫態(tài)景象2.1.5配電網(wǎng)中心點(diǎn)的接地方式

2.2配電網(wǎng)的雷電過電壓2.2.1配電網(wǎng)的雷電侵入波過電壓2.2.2配電網(wǎng)的輸電線路雷電過電壓3、高壓電網(wǎng)過電壓4、超高壓電網(wǎng)過電壓4.1超高壓電網(wǎng)的內(nèi)部過電壓4.1.1超高壓電網(wǎng)的工頻過電壓4.1.2超高壓電網(wǎng)中的潛供電流與恢復(fù)電壓4.1.3超高壓電網(wǎng)的操作過電壓

4.2超高壓電網(wǎng)的雷電過電壓4.2.1雷擊輸電線路桿塔的雷電過電壓4.2.2雷電繞擊輸電線路的雷電過電壓4.2.3變電站雷電侵入波過電壓5、特高壓電網(wǎng)過電壓1、概述在電力系統(tǒng)中，由于雷電、電磁能量的轉(zhuǎn)換會(huì)使系統(tǒng)電壓產(chǎn)生瞬間升高，其值超越電氣設(shè)備的最高工頻運(yùn)轉(zhuǎn)電壓，這就是過電壓。過電壓會(huì)呵斥電氣設(shè)備的絕緣損壞、使系統(tǒng)供電中斷等艱苦事故。電力系統(tǒng)過電壓，研討各種過電壓產(chǎn)生的機(jī)理，及相應(yīng)的電氣設(shè)備維護(hù)和限制過電壓的措施，并對(duì)系統(tǒng)中電氣設(shè)備絕緣程度提出相應(yīng)的要求。

電力系統(tǒng)過電壓按其不同的能量來(lái)源可分為兩大類。一類為雷電過電壓，即雷擊電力系統(tǒng)或雷擊電力系統(tǒng)附近地域而構(gòu)成的系統(tǒng)電壓升高；另一類為內(nèi)部過電壓，由于電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部在缺點(diǎn)和開關(guān)操作時(shí)，發(fā)生電磁振蕩所引起的系統(tǒng)電壓升高。雷電過電壓分為直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓兩種。電力系統(tǒng)防雷工作分兩方面：1〕輸電線路防雷，雷擊桿塔的直擊雷防護(hù)和雷電繞擊導(dǎo)線的防護(hù)；2〕變電站侵入波防護(hù)，進(jìn)線段和避雷器維護(hù)。內(nèi)部過電壓按其繼續(xù)作用的時(shí)間，可分穩(wěn)態(tài)性質(zhì)的暫時(shí)過電壓和暫態(tài)性質(zhì)的操作過電壓兩種。暫時(shí)過電壓作用時(shí)間可達(dá)秒級(jí)以上，其方式有工頻過電壓調(diào)和振過電壓；操作過電壓的繼續(xù)作用時(shí)間普通為幾毫秒至幾十毫秒，但在特殊條件下，能夠產(chǎn)生納秒級(jí)的操作過電壓波。電力系統(tǒng)過電壓總的可看作為系統(tǒng)發(fā)生的電磁暫態(tài)過程，主要研討方法：1〕實(shí)際分析；2〕模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)過電壓實(shí)測(cè)；3〕計(jì)算機(jī)仿真電磁暫態(tài)仿真計(jì)算平臺(tái)———EMTP機(jī)理研討、影響要素分析和防護(hù)措施2、配電網(wǎng)過電壓配電網(wǎng)的電壓等級(jí)有:6kV、10kV、35kV和60kV。這類電網(wǎng)特點(diǎn)：系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式較復(fù)雜、絕緣程度較低、系統(tǒng)規(guī)模大、電纜線路大量采用。配電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式有：中性點(diǎn)不接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地方式、中性點(diǎn)經(jīng)中值電阻接地方式、消弧線圈與電阻的組合方式和采用消弧柜接地方式。正由于這類電網(wǎng)的特點(diǎn)，故系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁暫態(tài)景象較復(fù)雜、輸電線路雷擊跳閘率較高和變電站防雷維護(hù)較困難。2.1.1配電網(wǎng)中的鐵磁諧振過電壓配電網(wǎng)發(fā)生鐵磁諧振主要有兩種方式：PT飽和引起的鐵磁諧振、斷線引起的鐵磁諧振配電網(wǎng)普通采用JDZ型電磁式PT，鐵磁諧振會(huì)呵斥熔斷器熔絲頻繁熔斷或燒毀PT的事故。仿真計(jì)算結(jié)果闡明：當(dāng)系統(tǒng)線路較短〔線路等值對(duì)地電容較小〕時(shí)，系統(tǒng)帶母線合閘或線路發(fā)生單相弧光接地自動(dòng)消逝時(shí)，會(huì)激發(fā)起基頻諧振或分頻諧振，引起系統(tǒng)過電壓與PT過電流；當(dāng)系統(tǒng)線路較長(zhǎng)〔線路等值對(duì)地電容較大〕時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生單相弧光接地自動(dòng)消逝時(shí)，其產(chǎn)生的暫態(tài)沖擊會(huì)在PT和三相線路對(duì)地電容回路中，引發(fā)超低頻振蕩，這會(huì)在PT中產(chǎn)生極大的過電流。

2.1配電網(wǎng)內(nèi)部過電壓鐵磁諧振過電壓、弧光接地過電壓仿真計(jì)算數(shù)聽闡明：對(duì)于3PT接線方式，當(dāng)系統(tǒng)忽然合閘或單相接地消逝時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)生諧振或超低頻振蕩。當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)處于0.3637≤XCo/XLe≤1.8174范圍時(shí)〔XCo是系統(tǒng)對(duì)地電容的容抗；XLe是系統(tǒng)額定電壓下的PT勵(lì)磁感抗〕，系統(tǒng)能夠發(fā)生基頻諧振，最大諧振過電壓為3.05p.u，最大過電流為0.0571A；當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)處于0.1212≤XCo/XLe≤0.9087范圍時(shí)，系統(tǒng)能夠發(fā)生分頻諧振，最大諧振過電壓為1.96p.u，最大過電流為0.1711A；當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)處于XCo/XLe≤0.091范圍時(shí)，系統(tǒng)能夠發(fā)生超低頻振蕩〔包括三分之一頻〕，最大振蕩過電壓為2.00p.u，過電流隨線路對(duì)地電容的增大而添加。當(dāng)系統(tǒng)電容電流≥20A時(shí)，由超低頻振蕩產(chǎn)生的過電流，就會(huì)大于PT高壓熔斷器的熔斷電流〔0.5A〕。仿真計(jì)算數(shù)聽闡明：對(duì)于4PT接線方式，其可以有效抑制基頻或分頻諧振；4PT可以抑制超低頻振蕩過電流，但存在閉口三角形環(huán)流過大的問題，當(dāng)系統(tǒng)電容電流≥50A時(shí)，由超低頻振蕩引起的閉口三角形繞組中的環(huán)流，就將大于其最大允許電流值(12A)。建議在每組PT的閉口三角形回路中串入功率為200W、阻值100Ω的電阻，就可以限制閉口三角形繞組中的環(huán)流。PT高壓側(cè)中性點(diǎn)經(jīng)線性電阻或者是非線性電阻〔LXQ型消諧器〕接地，可以消除諧振以及抑制超低頻振蕩景象。引薦運(yùn)用LXQ型消諧器，但在系統(tǒng)間歇電弧接地繼續(xù)較長(zhǎng)或其他惡劣運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，它的熱容量問題有待考核。電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，可以消除諧振以及抑制超低頻振蕩景象。2.1.2配電網(wǎng)的電弧接地過電壓當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地缺點(diǎn)時(shí)，其表現(xiàn)為在接地電流〔即系統(tǒng)的電容電流〕過零時(shí)電弧暫時(shí)熄滅，隨后在缺點(diǎn)點(diǎn)恢復(fù)電壓作用下，又出現(xiàn)電弧重燃，這種缺點(diǎn)點(diǎn)電弧重燃和熄滅的間歇性景象，引起電力系統(tǒng)形狀瞬間改動(dòng)，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生電磁振蕩，引起電弧接地過電壓。電弧的熄滅和重燃時(shí)間是決議電弧接地過電壓的重要要素。分析電弧接地過電壓產(chǎn)活力理有：高頻熄弧實(shí)際、工頻熄弧實(shí)際。典型的電弧接地過電壓仿真計(jì)算典型波形,見圖2-2和圖2-3。

圖2-2系統(tǒng)三次重燃產(chǎn)生的典型過電壓波形〔根據(jù)高頻熄弧實(shí)際)圖2-2中：在5ms處，即A相正峰值處對(duì)地燃弧，系統(tǒng)開場(chǎng)高頻振蕩，在單相接地高頻電流第一個(gè)過零點(diǎn)5.556ms熄弧，這時(shí)由于系統(tǒng)產(chǎn)生了一個(gè)負(fù)的直流分量，它與電源電壓疊加的結(jié)果使得三相電壓波形下移；在15ms處，A相電壓達(dá)負(fù)峰值處發(fā)生第二次重燃，并在15.554ms處第二次高頻熄弧，系統(tǒng)產(chǎn)生了一個(gè)正的直流分量，它與電源電壓疊加的結(jié)果使得三相電壓波形開場(chǎng)向上移；在25ms處第三次重燃，之后A相電壓趨于零，非缺點(diǎn)相電壓那么按系統(tǒng)線電壓變化。

圖2-3系統(tǒng)三次重燃產(chǎn)生的典型過電壓波形〔根據(jù)工頻熄弧實(shí)際〕2.1.3配電網(wǎng)中的CVT過電流景象普通面向用戶的配電網(wǎng)都采用電磁式的電壓互感器，用以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電壓、維護(hù)和計(jì)量。在電磁式電壓互感器中產(chǎn)生過電流，主要是系統(tǒng)中發(fā)生了鐵磁諧振引起的。而在超高壓變電站的35kV補(bǔ)償系統(tǒng)中，普通采用電容式電壓互感器(簡(jiǎn)稱CVT)進(jìn)展丈量和維護(hù)。在超高壓變電站的補(bǔ)償系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)有操作頻繁、系統(tǒng)參數(shù)變化大的特點(diǎn)，流過CVT的暫態(tài)電流很大，從而能夠呵斥CVT熔斷器的熔絲頻繁熔斷。根據(jù)CVT的特性分析，能夠引起過電流的系統(tǒng)操作方式有：1〕系統(tǒng)單相接地缺點(diǎn)引起CVT的過電流；2〕系統(tǒng)合閘操作引起CVT的過電流；3〕35kV無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)操作引起CVT的過電流。

1)系統(tǒng)單相接地缺點(diǎn)引起CVT的過電流某35kV補(bǔ)償系統(tǒng)參數(shù)，當(dāng)A相發(fā)生單相接地缺點(diǎn)(設(shè)缺點(diǎn)點(diǎn)距CVT為5km)時(shí)，流經(jīng)CVT熔斷器過電流的仿真計(jì)算波形如圖2-4所示。

圖2-4單相接地缺點(diǎn)時(shí)流經(jīng)CVT的過電流圖2-4中，由左到右依次為流經(jīng)B、C相CVT熔斷器的過電流波形。由圖可以看出，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地缺點(diǎn)時(shí)，會(huì)引起CVT過電流，有能夠呵斥CVT熔斷器熔斷。2)系統(tǒng)合閘操作引起CVT的過電流本站主變給補(bǔ)償系統(tǒng)供電操作引起CVT的過電流根據(jù)某500kV變電站的實(shí)踐參數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)A相電壓為峰值時(shí)合閘操作，流經(jīng)CVT的電流波形見圖2-5。

圖2-5流經(jīng)A、B和C相CVT熔斷器的電流波形由圖2-5分析可知，進(jìn)展系統(tǒng)合閘操作時(shí)CVT會(huì)產(chǎn)生較大的過電流，且繼續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，有能夠呵斥CVT熔斷器熔斷。由實(shí)際分析可知：合閘操作呵斥CVT過電流緣由是電容電壓不能突變引起的，CVT過電流的大小應(yīng)與施加電壓的瞬時(shí)值有關(guān)，即與合閘相角有關(guān)。當(dāng)合閘相角為0度時(shí)，即A相電源為額定電壓峰值時(shí)合閘，此時(shí)的過電流最大，過電流的繼續(xù)時(shí)間也最長(zhǎng)；當(dāng)合閘相角為90度時(shí)，此時(shí)電源電壓過零點(diǎn)，過電流最小。仿真計(jì)算闡明，主變漏抗大小對(duì)CVT過電流有影響。當(dāng)思索參與母線電容進(jìn)展仿真，結(jié)果闡明:三相CVT投入合閘操作過電流明顯減小，且對(duì)地電容越大，過電流越小。由輸電線路給補(bǔ)償系統(tǒng)供電操作引起CVT的過電流當(dāng)線路曾經(jīng)帶電，由本站進(jìn)展合閘操作對(duì)35kV補(bǔ)償系統(tǒng)供電，仿真計(jì)算得到的過電流波形見圖2-6。

圖2-6帶線路本站對(duì)CVT進(jìn)展合閘操作產(chǎn)生的過電流波形由圖2-6分析可知，這種對(duì)CVT進(jìn)展合閘操作產(chǎn)生的過電流，在起始階段有個(gè)尖峰，這是由于長(zhǎng)間隔傳輸線存在對(duì)地電容，合閘瞬間已充電的傳輸線的對(duì)地電容對(duì)CVT的電容放電會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高頻的沖擊電流。同樣產(chǎn)生的過電流會(huì)呵斥CVT熔斷器的熔斷。3〕35kV無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)操作引起CVT的過電流無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)合閘操作時(shí)CVT過電流的仿真計(jì)算波形見圖2-7。

圖2-7無(wú)功補(bǔ)償合閘操作引起的CVT過電流波形這種合閘操作引起CVT過電流的緣由是：無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)合閘操作產(chǎn)生了過電壓，從而引起CVT的過電流。無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)合閘操作引起的CVT過電流，雖然達(dá)不到CVT投入和經(jīng)輸電線路合閘時(shí)的過電流程度，但仍大于0.5A，繼續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，有能夠致使熔斷器熔斷。2.1.4配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)操作引起的電磁暫態(tài)景象超高壓變電站中35kV無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備是調(diào)理電壓、維持電網(wǎng)平安穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的重要設(shè)備，無(wú)功補(bǔ)償安裝投切的頻繁性使其經(jīng)常接受操作過電壓和過電流。35kV無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)操作頻繁，運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境復(fù)雜，事故頻發(fā)。近年來(lái)在電力系統(tǒng)超高壓變電站中發(fā)生了多起無(wú)功補(bǔ)償電容器損毀事故，系統(tǒng)平安情勢(shì)較為嚴(yán)峻。無(wú)功補(bǔ)償安裝缺點(diǎn)產(chǎn)生要素：無(wú)功補(bǔ)償安裝的運(yùn)轉(zhuǎn)條件〔系統(tǒng)操作產(chǎn)生的電磁暫態(tài)〕和無(wú)功補(bǔ)償安裝質(zhì)量。無(wú)功補(bǔ)償安裝運(yùn)轉(zhuǎn)條件研討早已開場(chǎng)，但是偏重點(diǎn)在于實(shí)際解釋和定性分析電磁暫態(tài)景象的產(chǎn)生與趨勢(shì)，缺乏定量的計(jì)算，無(wú)法給出基于過電壓和過電流的無(wú)功補(bǔ)償安裝選型與維護(hù)提供根據(jù)。無(wú)功補(bǔ)償安裝有感性補(bǔ)償安裝和容性補(bǔ)償安裝。在實(shí)踐系統(tǒng)中，容性補(bǔ)償安裝出現(xiàn)的缺點(diǎn)概率最高。對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器組操作有兩種方式：1〕對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器組進(jìn)展合閘操作2〕對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器組進(jìn)展分閘操作仿真計(jì)算闡明：對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器組進(jìn)展合閘操作會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的過電流景象，過電流的大小與電源的合閘相角、串抗率大小、系統(tǒng)阻抗及變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)方式、電容器組的容量大小和曾經(jīng)投入運(yùn)轉(zhuǎn)的電容器組數(shù)等要素有關(guān)。合閘操作會(huì)產(chǎn)生過電流倍數(shù)最大約8倍，過電壓倍數(shù)在1.5～1.9之間。對(duì)無(wú)功補(bǔ)償電容器組進(jìn)展分閘操作，由于斷路器的重燃會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的過電壓和過電流景象。斷路器的重燃分單相重燃、兩相重燃和三相重燃。斷路器的三相重燃產(chǎn)生的過電壓和過電流最嚴(yán)重，而且重燃次數(shù)越多產(chǎn)生的過電壓也越高。斷路器的三相三次重燃產(chǎn)生的過電壓可高達(dá)6倍。圖2-8電容器組合閘操作產(chǎn)生的典型過電壓與過電流波形2.1.5配電網(wǎng)中心點(diǎn)的接地方式電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合性的技術(shù)問題，它與系統(tǒng)的供電可靠性、人身平安、設(shè)備平安、絕緣程度、過電壓維護(hù)、繼電維護(hù)、通訊干擾(電磁環(huán)境)及接地安裝等問題均有非常親密的關(guān)系。因此，中性點(diǎn)接地方式的正確選擇，是防止電力系統(tǒng)事故的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平安與經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的技術(shù)根底。配電網(wǎng)直接面向用戶,故系統(tǒng)的供電可靠性是第一位的,所以普通其中性點(diǎn)采用高阻抗接地方式。目前，我國(guó)配電網(wǎng)采用的接地方式就有:中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地、中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈與并聯(lián)電阻接地方式和近段時(shí)期出現(xiàn)的消弧柜系統(tǒng)、ZN05A安裝等。最近正在審核的國(guó)標(biāo)GB50064<交流電氣安裝的過電壓維護(hù)和絕緣配合設(shè)計(jì)規(guī)范>將配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式分為五類：1〕中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)；2〕中性點(diǎn)低電阻接地系統(tǒng)；3〕中性點(diǎn)高電阻接地系統(tǒng)；4〕中性點(diǎn)諧振接地系統(tǒng)；5〕中性點(diǎn)諧振-低電阻接地系統(tǒng)。

配電網(wǎng)的單相接地缺點(diǎn)電流、配電網(wǎng)的過電壓與中性點(diǎn)接地方式有關(guān)，而單相接地引起的過電壓又是引發(fā)事故的重要緣由，故對(duì)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式的分析與評(píng)價(jià)，應(yīng)以配電網(wǎng)的單相接地缺點(diǎn)電流、過電壓和供電可靠性為主要考核目的。配電網(wǎng)各種中性點(diǎn)接地方式在不同國(guó)家的配電網(wǎng)系統(tǒng)中都有運(yùn)用。然而，各個(gè)國(guó)家甚至同一個(gè)國(guó)家的不同地域的配電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)用的接地方式都不盡一樣，而這主要取決于各系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)閱歷和傳統(tǒng)做法。以德國(guó)和俄羅斯為代表的一些國(guó)家，在配電網(wǎng)系統(tǒng)中廣泛采用了消弧線圈接地方式，即使系統(tǒng)電容電流高達(dá)幾百安培；美國(guó)和英國(guó)在配電網(wǎng)系統(tǒng)中，采用電阻接地方式居多；日本配電網(wǎng)中性點(diǎn)采用消弧線圈接地、電阻接地、直接接地和不接地等多種接地方式。我國(guó)南方某供電公司10kV配電網(wǎng)中性點(diǎn)采用的接地方式統(tǒng)計(jì)情況，見圖2-9。圖2-9各種接地方式運(yùn)用統(tǒng)計(jì)如此眾多的接地方式，它們都有著本人明顯的優(yōu)點(diǎn)和相應(yīng)的順應(yīng)性，但有些接地方式的缺陷也很突出。1〕配電網(wǎng)中性點(diǎn)采用不接地方式配電網(wǎng)中性點(diǎn)采用不接地方式的系統(tǒng)發(fā)生單相接地缺點(diǎn)時(shí)，單相接地過電壓程度高，單相接地缺點(diǎn)電流較小。而弧光接地過電壓發(fā)生概率高，弧光接地過電壓程度高。2〕配電網(wǎng)中性點(diǎn)采用消弧線圈接地方式配電網(wǎng)中性點(diǎn)采用消弧線圈接地方式的系統(tǒng)發(fā)生單相接地缺點(diǎn)時(shí)，單相接地過電壓程度較高，單相接地缺點(diǎn)電流小。經(jīng)隨調(diào)式消弧線圈接地系統(tǒng)的弧光接地過電壓發(fā)生概率和弧光接地過電壓程度，由消弧線圈安裝的動(dòng)作呼應(yīng)時(shí)間決定。3〕配電網(wǎng)中性點(diǎn)采用小電阻接地方式〔電阻阻值小于20Ω〕配電網(wǎng)中性點(diǎn)采用小電阻接地方式的系統(tǒng)發(fā)生單相接地缺點(diǎn)時(shí)，單相接地過電壓程度低，單相接地缺點(diǎn)電流很大。小電阻接地系統(tǒng)的單相接地缺點(diǎn)電流很大，繼電維護(hù)安裝在發(fā)生接地缺點(diǎn)時(shí)會(huì)立刻動(dòng)作，切斷缺點(diǎn)線路，發(fā)生弧光接地過電壓的概率很低。4〕配電網(wǎng)中性點(diǎn)采用中值電阻接地方式〔電阻值介于20～150Ω之間〕配電網(wǎng)中性點(diǎn)采用中值電阻接地方式的系統(tǒng)發(fā)生單相接地缺點(diǎn)時(shí)，單相接地過電壓程度低，單相接地缺點(diǎn)電流大?；」饨拥剡^電壓發(fā)生概率低，弧光接地過電壓程度低。5〕配電網(wǎng)中性點(diǎn)采用消弧線圈和中值電阻并聯(lián)的接地方式這種接地方式是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地缺點(diǎn)時(shí)，消弧線圈投入補(bǔ)償電容電流，隨后并聯(lián)電阻投入利于缺點(diǎn)選線。單相接地缺點(diǎn)電流在電阻投入前較小，投入后很大。投入后電流值與投入的電阻值有關(guān)，電阻值越大電流越小。6〕配電網(wǎng)母線采用ZN05A安裝接地方式配電網(wǎng)母線采用ZN05A安裝接地方式的變電站，其弧光接地過電壓程度取決于ZN05A安裝的呼應(yīng)時(shí)間，呼應(yīng)時(shí)間慢那么過電壓程度高。缺點(diǎn)相電壓隨著小電抗器取值的減少而減少。配電網(wǎng)平安、可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)中性點(diǎn)接地方式的期望：1〕系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，保證用戶端三相電壓對(duì)稱、不產(chǎn)生電壓暫降、希望缺點(diǎn)能自動(dòng)消逝絕緣恢復(fù)、希望能只切除缺點(diǎn)線路；2〕系統(tǒng)發(fā)生單相接地缺點(diǎn)時(shí)，弧光接地過電壓程度較低；3〕系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，能有效選取缺點(diǎn)線路；4〕系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，能控制接地電流在平安的范圍內(nèi)；5〕與系統(tǒng)現(xiàn)有的接地方式兼容性強(qiáng)。

配電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式，都是圍繞系統(tǒng)發(fā)生單相接地而起作用的！2.2配電網(wǎng)的雷電過電壓

2.2.1配電網(wǎng)的雷電侵入波過電壓輸電線路蒙受雷擊后，變電站母線的雷電過電壓程度分別與雷電流的大小、桿塔接地電阻值、母線設(shè)備等效入口電容及其變電站母線的出線數(shù)目等要素有關(guān)。在配備優(yōu)良防雷維護(hù)安裝的情況下，蒙受輸電線路侵入波過電壓作用時(shí)，變電站10kV母線的雷電過電壓程度在40kV左右，正常的設(shè)備絕緣〔其沖擊耐受電壓程度為60~75kV〕可以接受這種雷電過電壓的作用。但是，當(dāng)變電站10kV出線斷路器在雷電活動(dòng)時(shí)由于各種緣由開斷時(shí)，就應(yīng)充分思索雷電侵入波的危害。當(dāng)發(fā)生雷電波入侵時(shí)，會(huì)在處于熱備用的斷路器處發(fā)生雷電波的全反射。雷電波的陡度越大，這種全反射的雷電波的危害就越大，能夠呵斥斷路器處絕緣擊穿。熱備用斷路器處的雷電過電壓與其至變電站母線避雷器的間隔和雷電侵入波的陡度正比關(guān)系。10kV母線：當(dāng)雷擊線路的雷電流取1.2/50us的波形時(shí)，熱備用斷路器距避雷器100m，作用于熱備用斷路器處的雷電過電壓達(dá)78.9kV。2.2.2配電網(wǎng)的輸電線路雷電過電壓配電線路上出現(xiàn)的雷電過電壓有兩種方式：直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓。對(duì)于35kV及以下的配電線路，大量研討結(jié)果闡明感應(yīng)雷過電壓已成為線路雷害跳閘增多的主要緣由。對(duì)于架空配電線路感應(yīng)雷過電壓的防護(hù)包括兩個(gè)方面：從限制感應(yīng)雷過電壓的角度進(jìn)展防護(hù)；從降低感應(yīng)雷過電壓危害的角度進(jìn)展防護(hù)。系統(tǒng)實(shí)踐采用的防護(hù)措施包括：安裝線路避雷器、加強(qiáng)線路絕緣和裝設(shè)自動(dòng)重合閘安裝等。線路避雷器曾經(jīng)在電力系統(tǒng)配網(wǎng)架空輸電線路防雷維護(hù)中得到初步運(yùn)用，并獲得了一定效果。但是對(duì)詳細(xì)線路避雷器安裝數(shù)量和安裝位置需仔細(xì)研討。對(duì)降低感應(yīng)雷過電壓，普通觀念以為可以在輸電線路上安裝避雷線。從感應(yīng)雷防護(hù)角度思索，每6基桿塔安裝一組線路避雷器優(yōu)于架設(shè)避雷線的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。3、高壓電網(wǎng)過電壓

高壓電網(wǎng)過電壓亦有雷電過電壓和內(nèi)部過電壓兩種方式。在這引見兩個(gè)案例。案例一：某供電局220kV變電站進(jìn)展220kV西竹甲線母線倒閘操作過程中，由于1M母線25441隔分開關(guān)動(dòng)、靜觸頭沒有夾緊，在拉開2M母線25442隔分開關(guān)時(shí)，隔分開關(guān)拉弧構(gòu)成的“火球〞發(fā)生兩相短路缺點(diǎn)。與此同時(shí)，該供電局500kV變電站35kV無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)23C、43C、42C電容器組發(fā)生跳閘缺點(diǎn)，缺點(diǎn)呵斥23C電容器爆炸，燒毀整組電容器，43C串抗B相匝間短路燒損三相串抗。分析：500kV是系統(tǒng)電源，經(jīng)過自耦變壓器給220kV系統(tǒng)供電，自耦變壓器的35kV側(cè)帶無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)和變電站負(fù)載。1〕電弧“火球〞引起220kV側(cè)相間短路，經(jīng)過電路分析這種相間短路不會(huì)引起35kV側(cè)電壓升高，而是降低，即不會(huì)引發(fā)事故2〕電弧“火球〞是一種在空氣中熄滅的開放性電弧，電弧是不穩(wěn)定的，隨著工頻電源的相角而變化，當(dāng)短路電流過零時(shí)會(huì)發(fā)生瞬間熄弧景象，這種沖擊會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，可在系統(tǒng)35kV側(cè)電容器出現(xiàn)很高幅值的暫態(tài)過電壓與過電流。35kV系統(tǒng)的23C、43C、42C電容器組采用的電抗率不同，前兩組電容器采用的是12%電抗率，42C電容器組采用的是6%電抗率，電抗率越大其運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電容器上的任務(wù)電壓越高。仿真計(jì)算闡明，電抗率為12%的電容器的過電壓最大值為缺點(diǎn)前母線相電壓值的4.121倍，過電流最大值為8.496kA，為其額定電流值的7.192倍。

案例二：某供電局500kV變電站的220kV同桿兩回線路的桿塔蒙受雷擊，引起兩回線路的A一樣時(shí)發(fā)生沖擊閃絡(luò)，并沿閃絡(luò)通道構(gòu)成了單相接地缺點(diǎn)，發(fā)生接地缺點(diǎn)的同時(shí)引起了變壓器的重瓦斯維護(hù)誤動(dòng)作，呵斥了主變壓器的各側(cè)開關(guān)跳閘。分析：該500kV主變壓器是三菱公司消費(fèi)的緊湊型變壓器，當(dāng)變壓器出口短路電流到達(dá)13kA時(shí)，會(huì)產(chǎn)生變壓器中的油流涌動(dòng)，引起瓦斯維護(hù)誤動(dòng)作。很顯然，該事故是雷擊引起系統(tǒng)短路而產(chǎn)生的。經(jīng)過仿真可以計(jì)算出，該變電站220kV線路在很大范圍內(nèi)雷擊閃絡(luò)能夠引起類似事故發(fā)生，并根據(jù)相關(guān)概念可提出防止事故發(fā)生的措施。4、超高壓電網(wǎng)過電壓

4.1超高壓電網(wǎng)的內(nèi)部過電壓4.1.1超高壓電網(wǎng)的工頻過電壓工頻過電壓產(chǎn)生的緣由包括：空載長(zhǎng)線路的電容效應(yīng)、不對(duì)稱接地缺點(diǎn)引起的健全相電壓升髙；工頻過電壓與系統(tǒng)構(gòu)造、容量、參數(shù)及運(yùn)轉(zhuǎn)方式有關(guān)。普通工頻過電壓的幅值不高，但繼續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。工頻過電壓在超、特高壓電網(wǎng)中有重要影響：直接影響操作過電壓的幅值；避雷器額定電壓選擇的重要根據(jù)；影響電氣設(shè)備的耐壓程度。

表4-1中國(guó)各電壓等級(jí)電網(wǎng)工頻過電壓倍數(shù)與繼續(xù)時(shí)間表4-2各國(guó)特高壓系統(tǒng)工頻過電壓程度電壓等級(jí)10~66kV110/220kV330kV500kV750kV1000kV電壓倍數(shù)（p.u.）1.731.3~1.41.3~1.41.3~1.41.3~1.41.3~1.4持續(xù)時(shí)間2h0.2~0.5s0.1s0.1s0.1s0.1s國(guó)別前蘇聯(lián)日本意大利最高工作電壓（kV）120011001050工頻過電壓（p.u.）1.41.41.351)空載長(zhǎng)線路的電容效應(yīng)線路末端電壓與電源電勢(shì)的關(guān)系式為：

沿線電壓分布式為：2)輸電線路輕載引起的工頻過電壓當(dāng)U1=U2=時(shí)，線路中間電壓最高，有：3〕電網(wǎng)單相接地，健全相電壓值為：式中Kj1為單相接地系數(shù)，而K值取決于系統(tǒng)零序阻抗與正序阻抗的比值。4〕系統(tǒng)兩相接地，非缺點(diǎn)相電壓值為：式中Kj2為兩相接地系數(shù)。4.1.2避雷器額定電壓的選擇避雷器額定電壓Ur：在動(dòng)作負(fù)載實(shí)驗(yàn)中，可以耐受10s的最大工頻電壓。避雷器繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)電壓Uc：可以長(zhǎng)期耐受的最大工頻電壓。對(duì)110kV及以上中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)，工頻過電壓為1.3～1.4p.u.，繼續(xù)時(shí)間T＜0.5s，選擇避雷器額定電壓Ur。

表4-3各電壓等級(jí)電網(wǎng)中避雷器的額定電壓Ur電壓等級(jí)110/220kV330kV500kV750kV1000kV電壓倍數(shù)（p.u.）1.3~1.41.3~1.41.3~1.41.3~1.41.3~1.4額定電壓（kV）100/200300420/444600/648828（889）4.1.3工頻過電壓限制措施◆運(yùn)用高壓并聯(lián)電抗器補(bǔ)償超、特高壓線路電容；◆運(yùn)用良導(dǎo)體地線(或光纖復(fù)合架空地線OPGW)；

運(yùn)用良導(dǎo)體地線可降低K值〔Zr0/Zr1〕，有利于減少單相接地過電壓?！暨\(yùn)用線路兩端聯(lián)動(dòng)跳閘或過電壓繼電維護(hù)；

◆選擇合理的系統(tǒng)構(gòu)造和運(yùn)轉(zhuǎn)方式，以降低工頻過電壓。4.1.2超高壓電網(wǎng)中的潛供電流與恢復(fù)電壓在超高壓電網(wǎng)中，為了限制重合閘過電壓，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相電弧接地缺點(diǎn)時(shí)，普通操作會(huì)采取跳開接地相線路兩側(cè)斷路器的方式來(lái)排除缺點(diǎn)。斷路器跳開后由于健全相上的電壓和電流的作用，將會(huì)給接地缺點(diǎn)點(diǎn)提供感應(yīng)電流。該電流被稱之為潛供電流，或稱作二次電流。潛供電流以電弧的方式存在，而潛供電流的自熄是單相自動(dòng)重合閘勝利的必要條件。潛供電流的自熄取決于潛供電流的大小及電弧熄滅后作用于缺點(diǎn)點(diǎn)的恢復(fù)電壓。當(dāng)超高壓電網(wǎng)中長(zhǎng)線路發(fā)生不對(duì)稱開斷時(shí)，健全相線路上的電壓與電流經(jīng)過相間阻抗傳送到開斷相上。假設(shè)開斷相的缺點(diǎn)尚在，那么會(huì)產(chǎn)生潛供電流，使接地電弧不能熄滅，呵斥單相重合閘不能勝利。假設(shè)開斷相上的缺點(diǎn)已消逝，那么會(huì)在開斷相上產(chǎn)生感應(yīng)電壓〔恢復(fù)電壓〕；假設(shè)系統(tǒng)參數(shù)配合不當(dāng)，那么會(huì)引起工頻諧振過電壓；因此，在超高壓電網(wǎng)中限制不對(duì)稱開斷引起的潛供電流、感應(yīng)電壓與諧振，必需采取措施隔斷三相導(dǎo)線的相間聯(lián)絡(luò)。實(shí)踐超高壓電網(wǎng)中采用中性點(diǎn)帶小電抗并聯(lián)電抗器限制，見以下圖：4.1.3超、特高壓電網(wǎng)的操作過電壓電力系統(tǒng)中的電容、電感均為儲(chǔ)能元件，當(dāng)操作或缺點(diǎn)使其任務(wù)形狀發(fā)生變化時(shí)，將有過渡過程產(chǎn)生。在過渡過程中，由于系統(tǒng)電源供應(yīng)能量，而且儲(chǔ)存在電感中的磁能會(huì)在某一瞬間轉(zhuǎn)化為以靜電場(chǎng)能量的方式儲(chǔ)存于系統(tǒng)的電容之中，所以能夠產(chǎn)生數(shù)倍與電源電壓的操作過電壓。操作過電壓幅值高、繼續(xù)時(shí)間短，決議著輸變電設(shè)備的絕緣程度。超、特高壓電網(wǎng)中能夠發(fā)生的主要操作過電壓：合空載線路過電壓；電網(wǎng)解列過電壓；切、合空載變壓器過電壓；快速暫態(tài)過電壓；缺點(diǎn)去除過電壓?！?〕各級(jí)電網(wǎng)操作過電壓允許程度表4-4中國(guó)各電壓等級(jí)電網(wǎng)操作過電壓倍數(shù)

表4-5各國(guó)特高壓系統(tǒng)操作過電壓程度電壓等級(jí)10~66kV110/220kV330kV500kV750kV1000kV操作過電壓（p.u.）4.03.02.22.01.81.6(1.7)國(guó)別前蘇聯(lián)日本意大利最高工作電壓（kV）120011001050操作過電壓（p.u.）1.6～1.81.6～1.71.7在超高壓電網(wǎng)中，合空載線路過電壓是最主要的操作過電壓。影響這種合閘操作過電壓的主要要素有：合閘相角〔其具有隨機(jī)，與斷路器觸頭運(yùn)轉(zhuǎn)速度有關(guān)〕電源容量〔電源容量小，電源等值漏抗就大，過電壓高〕母線上的出線數(shù)〔母線上出線多，過電壓下降〕限制這種合閘操作過電壓的措施有：降低工頻穩(wěn)態(tài)電壓；同步合閘〔受控合閘〕；氧化鋅避雷器；采用帶合閘電阻的斷路器，見以下圖：研討任務(wù)闡明，對(duì)超、特高壓系統(tǒng)的空長(zhǎng)線合閘過電壓的限制，假設(shè)僅運(yùn)用MOA限制合閘過電壓程度如下表。