電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合.ppt

1、第三篇 電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合,概念： 過電壓電力系統(tǒng)在運行中出現(xiàn)的可能危及絕緣的各種高電壓,絕緣配合-確定各種設(shè)備應(yīng)有的絕緣水平 及相互之間的配 合關(guān)系,研究各種過電壓的產(chǎn)生機理、發(fā)展過程、影響因素、防護措施等。,第7章 輸電線路和繞組中的波過程,波的傳播過程,圖 7-1 波顏均勻無損導線傳播示意圖,必須用分布參數(shù)電路分析,線路上電壓、電流是距離和時間的函數(shù),圖7-2 電壓波沿線路的分布,即：,7.1 波沿均勻無損單導線的傳播,一、波動方程及其解,圖7-3 均勻有損單導線分布參數(shù)等值電路,圖7-4 均勻無損單導線分布參數(shù)單元等值電路,均勻有損單導線分布 參數(shù)等值電路,忽略對地電導、導線電阻

2、均勻無損單導線分布 參數(shù)等值電路,由圖可得：,推導可得：,-波動方程,解得通解：,注：前行波沿x軸正向傳播；反行波沿x軸反向傳播,簡記為：,二、波速 波阻抗,波速,電纜：,其值決定于導線周圍的介質(zhì),特點：其值決定于導線周圍介質(zhì)和幾何尺寸，與線路長 度無關(guān)（電壓波與電流波之間的一個比例常數(shù)） 不產(chǎn)生能量損耗,電纜： L0小， C0大 Z=1050,7.2 行波的折射和反射,不同波阻抗的線路連接點節(jié)點 行波的折射和反射行波投射到節(jié)點時，電磁能量重新分配 節(jié)點處出現(xiàn)電壓（電流）折、反射,一、折射系數(shù)和反射系數(shù),無窮長直角波u1f 沿線路Z1傳向線路Z2,-電壓反射系數(shù),-電壓折射系數(shù),二、幾種特殊端

3、接情況下的波過程,(一)線路末端開路,(三) Z2Z1,(四) Z2Z1,三、集中參數(shù)等值電路（彼得遜法則）,已知波通過節(jié)點后各線路上Z2的折射電壓：,求Z2的折射電壓時，可將其轉(zhuǎn)化為集中參數(shù)的等值電路來分析：,彼德遜等值電路： 等效電源 電源電壓2u1f 電源內(nèi)阻為Z1,圖7-11 線路接有集中參數(shù)的彼德遜等值電路,適用范圍： 節(jié)點后各線路無反射波（或反 射波未到考查點） 線路中接有集中參數(shù)的元件,四、波通過串聯(lián)電感或并聯(lián)電容,（一）波通過串聯(lián)電感,據(jù)彼德遜等值電路有：,圖7-5 波通過串聯(lián)電感,解得：,線路1中的反射電壓波：,t=0,（二）波通過并聯(lián)電容,據(jù)彼德遜等值電路有：,解得：,圖7

4、-6 波通過并聯(lián)電容,-線路時間常數(shù),t=0,線路1中的反射電壓波：,7.3 行波的多次折、反射,多種不同波阻抗線路連接，在連接點（節(jié)點）之間出現(xiàn)波的多 次折、反射,分析方法：網(wǎng)格圖法,圖7-14 計算波的多次折、反射的網(wǎng)格圖法,結(jié)點A、B折、反射系數(shù)：,經(jīng)過n次折反射，線路2上電壓,可見入侵波為無窮長直角波時： 線路上電壓最終值與中間線段無關(guān) 由初值向最終變化過程中，線路上電壓波形與z0有關(guān),將各參數(shù)表達式代入，得：,7.4 波在多導線系統(tǒng)中的傳播,n導線系統(tǒng)，每根導線對地電位決 定于系統(tǒng)中所有導線上的電荷,圖7-17 n根平行導線及其鏡像,電位方程等式右側(cè)各項同乘以,-k導線電流,若線路中

5、同時存在前行波和反行波時，則有：,多導線系統(tǒng)波過程分析： 列出電位方程， 加入邊界條件求解,例1 如圖示雷擊桿塔頂，求線路絕緣所受的過電壓,解：兩導線系統(tǒng)，電位方程：,邊界條件：i2=0 (導線2對地絕緣）,圖7-18 避雷線與導線間的耦合系數(shù),線路絕緣承受的過電壓：,例2 平行多導線系統(tǒng)的等值波阻抗,因三相線路對稱，即有：,波同時作用于三相電路時,三相等值波阻抗,引起能量損耗的因素有： 1)電阻（包括：導線電阻和大地電阻）； 2)電導（包括：線路絕緣泄漏電導與介質(zhì)損耗） 3)沖擊電暈。,7.5 波在有損線路上的傳播,一、線路電阻和電導的影響,引起波的衰減和變形,圖7-20 有損導線分布參數(shù)等

6、值電路,影響3-使行波波速減?。?.75C),影響4-使行波波阻抗減小2030%,7.5 變壓器繞組中的波過程,變壓器繞組遭受線路傳入的過電壓作用，使繞組中產(chǎn)生電磁振蕩過程-繞組中的波過程。 導致：主絕緣過電壓 縱絕緣過電壓。,變壓器繞組中的波過程與下述因素有關(guān)： 1) 繞組的接法星形(Y)或三角形()； 2) 中性點接地方式(接地或不接地)； 3) 進波情況(一相、兩相或三相進波)。,一、單相繞組中的波過程,簡化等效電路： 假定電氣參數(shù)在繞組各處均相同（即繞組均勻）； 2) 忽略電阻和電導； 3) 不單獨計各種互感，而把它們的作用歸并到自感中,圖7-22 單相繞組的等效電路,圖7-23 t=

7、0瞬間繞組等效電路,a. 繞組的初始電位分布,圖7-24 不同 下 繞組電位起始分布 (a) 繞組末端接地 (b) 繞組末端開路,可見 時， (一般變壓器 ) 中性點接地與否，對初始電位影響不大,初始電位最大梯度出現(xiàn)在繞組首端,-平均電位梯度,下降，最大電位梯度下降，起始電位分布的均勻性改善。 從降低陡度要求，越小越好。,波到達繞組首端瞬間，其對來波的影響，可用一等值電容來表示CT。,變壓器的入口電容,C-繞組總的對地電容 F K-繞組總的縱向電容 F,變壓器入口電容值,t,b. 繞組的穩(wěn)態(tài)(t)電位分布,t,繞組末端接地：最大電位出現(xiàn)在距首端l/3處，其值可達1.4U0 繞組末端開路:最大電

8、位出現(xiàn)在末端，其值可達1.9U0,結(jié)論： （1） 振蕩過程中最大電位： 末端開路時出現(xiàn)在繞組末端，其值可達1.9U0 繞組末端接地：出現(xiàn)在距首端l/3處，其值可達1.4U0 （2） 振蕩過程中最大電位： 末端接地（或開路）均出現(xiàn)在繞組首端，其值為：,（3） 振蕩過程與入侵波的幅值、波形有關(guān)，波頭越陡，振蕩過程越激烈，繞組各點的最大電位及電位梯度越高。,二、變壓器對過電壓的內(nèi)部防護措施,思路：改善變壓器繞組電容參數(shù)，使起始電位分布和穩(wěn)態(tài)電位分布接近，減弱振蕩過程。,(一)補償對地電容電流（橫向補償）,采用靜電屏、靜電環(huán)、靜電匝措施，以補償對地電容C，以使縱向電容K上電壓降均勻，從而使起始電位分布

9、均勻化,圖7- 電容補償原理圖 （a）全補償 （b） 部分補償,(二)增大縱向電容（縱向補償）,原理：加大縱向電容K0值，使對地電容C0的影響相對減小，使繞組起始電位分布均勻化（沿繞組壓降線性化）。 方法： 采用糾結(jié)式繞線（糾結(jié)式繞組）,三、三相繞組中的波過程 (一)星形接法中性點接地 (Y0) 可視為三個獨立的末端接地的繞組，按單相繞組波過程處理 (二)星形接法中性點不接地(Y) 如果三相同時進波，與末端絕緣的單相繞組的分析方法相同，中性點處的最大電壓可達首端電壓的兩倍左右 僅有一相進波，因繞組對沖擊電壓的阻抗遠大于線路波阻抗，可視線路波阻抗為0，未進波相繞組首端可視為接地，據(jù)此分析可知：中

10、性點穩(wěn)態(tài)電壓為U0/3, 最大電壓2/3 U0,(三)三角形接法（） 單相進波：導線1進波時，導線2、3可視為接地，振蕩中最大電壓在繞組中部，數(shù)值接近2U0,四、波在變壓器繞組間的傳遞 (一)靜電感應(yīng)（電容傳遞） 通過繞組之間的電容耦合而傳遞過來。 只要用一只閥式避雷器FV接在任一相出線端上，就能為整個 三相繞組提供保護。 (二)電磁感應(yīng)（磁傳遞） 因磁耦合產(chǎn)生。 只是在低壓繞組進波時，才有可能在高壓繞組中引起危險。 依靠緊貼每相高壓繞組出線端安裝的三相避雷器對過電壓進行 保護。,四、波在變壓器繞組間的傳遞 (一)靜電感應(yīng)（電容傳遞） 通過繞組之間的電容耦合而傳遞過來。 只要用一只閥式避雷器FV接在任一相出線端上，就能為整個 三相繞組提供保護。 保護。,(二)電磁感應(yīng)（磁傳遞） 因磁耦合產(chǎn)生。 只是在低壓繞組進波時，才有可能在高壓繞組中 引起危險。 依靠緊貼