高電壓課件 第十二章 電力系統(tǒng)操作過(guò)電壓.doc

第十二章 電離系統(tǒng)操作過(guò)電壓電力系統(tǒng)中的電容、電感元件均為儲(chǔ)能元件。當(dāng)系統(tǒng)中操作或故障使其工作狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，將產(chǎn)生電磁能量振蕩的過(guò)度過(guò)程。在此過(guò)程中，電感元件儲(chǔ)存的磁能會(huì)在某一瞬間轉(zhuǎn)換為電場(chǎng)儲(chǔ)存于電容元件中，產(chǎn)生數(shù)倍于電源電壓的過(guò)度過(guò)程過(guò)電壓，這就是操作過(guò)電壓。操作過(guò)電壓是電力系統(tǒng)內(nèi)部過(guò)電壓，系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓越高，操作過(guò)電壓幅值也越高。在中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中，常見(jiàn)的操作過(guò)電壓又合閘空載線路過(guò)電壓、分閘空載線路過(guò)電壓、分閘空載變壓器過(guò)電壓、解列過(guò)電壓等。在中性點(diǎn)非直接接地的電力系統(tǒng)中，主要是間歇電弧接地過(guò)電壓等。121 間歇電弧接地過(guò)電壓1概念及形成原因運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，單相接地時(shí)系統(tǒng)主要故障形式。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，發(fā)生穩(wěn)定行單相接地時(shí)，非故障相對(duì)地將升至線電壓，但仍不改變電源三相線電壓的對(duì)稱性，不必立即切除線路中斷供電，允許帶故障運(yùn)行一段時(shí)間，以便運(yùn)行人員查明故障進(jìn)行處理，從而提高了供電的可靠性，這是電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)單行接地電弧不穩(wěn)定，處于時(shí)燃時(shí)滅的狀態(tài)時(shí)，這種間歇性電弧接地使系統(tǒng)工作狀態(tài)時(shí)刻在變化，導(dǎo)致電感電容元件之間的電磁振蕩，形成遍及全系統(tǒng)的過(guò)電壓，這就是間歇性電弧接地過(guò)電壓，也稱弧光接地過(guò)電壓。間歇性電弧接地過(guò)電壓的發(fā)展過(guò)程可參考圖12-1-1來(lái)理解。圖12-1-1 間歇性接地電弧過(guò)電壓發(fā)展過(guò)程（工頻熄弧理論）2影響間歇性接地電弧過(guò)電壓的因素主要有：（1） 電弧的隨機(jī)性；（2） 導(dǎo)線間的電容C12；（3） 電網(wǎng)損耗電阻；（4） 對(duì)地絕緣的泄漏電導(dǎo)。3防止產(chǎn)生間歇電話接地過(guò)電壓的根本途徑是消除間歇電弧。相應(yīng)的措施有：（1） 將系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地，使系統(tǒng)在單項(xiàng)帶接地時(shí)引起較大的短路電流，繼電保護(hù)裝置會(huì)迅速切除故障線路。（2） 在系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，正確運(yùn)用消弧線圈可補(bǔ)償單項(xiàng)接地電流和減緩弧道回復(fù)電壓上升速度，測(cè)試接地電弧自動(dòng)熄滅，大大減小出現(xiàn)高幅值間歇性接地電弧過(guò)電壓的概率。（3） 在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，當(dāng)運(yùn)行條件許可，可采用分網(wǎng)運(yùn)行的方式，減小接地電流，有利于接地電弧的自熄。122 空載變壓器分閘過(guò)電壓1概念及形成原因電力系統(tǒng)中的消弧線圈、并聯(lián)電抗器、輕載變壓器及電動(dòng)機(jī)等均為電感性元件。對(duì)這些元件進(jìn)行分閘操作時(shí)，由于被開(kāi)斷的感性元件中所儲(chǔ)存的電磁能量釋放，產(chǎn)生振蕩，將形成分閘過(guò)電壓。現(xiàn)以分閘空載變壓器為例，說(shuō)明過(guò)電壓的產(chǎn)生原因、影響因素和限制措施。切空變等值電路圖如圖12-2-1所示。圖12-2-1 切空變單相等值電路開(kāi)斷空載變壓器時(shí)，流過(guò)斷路器QF的電流為變壓器的勵(lì)磁電流i0，通常i0為額定電流的0.2%5%，有效值約幾安到幾十安。用斷路器開(kāi)斷此電流的過(guò)程與斷路器滅弧性能有關(guān)，如一般多油斷路器，切斷小電流的熄弧能力較弱，通常不會(huì)產(chǎn)生在電流過(guò)零前熄弧的現(xiàn)象；而壓縮空氣斷路器、真空斷路器等，其滅弧能力與開(kāi)斷電流大小關(guān)系不大，當(dāng)它開(kāi)斷很小的勵(lì)磁電流時(shí)，可能會(huì)在勵(lì)磁電流自然過(guò)零前被強(qiáng)制截?cái)?，甚至在接近幅值Im時(shí)被截?cái)?，截流前后變壓器上的過(guò)電壓波形如圖12-2-2所示。圖 12-2-2 截流前后變壓器上的過(guò)電壓波形2切空變過(guò)電壓的影響因素：（1） 斷路器的性能；（2） 變壓器中性點(diǎn)接地方式。3限制切空變過(guò)電壓的措施：采用金屬氧化物避雷器，并且金屬氧化物避雷器應(yīng)接在斷路器的變壓器側(cè)。12-3 空載線路分閘過(guò)電壓 1概念及形成原因在電力系統(tǒng)中開(kāi)斷空載線路、電容器組等電容性元件時(shí)，若斷路器有重燃現(xiàn)象，則被分閘的電容元件會(huì)通過(guò)回路中電磁能量的振蕩，從電源處繼續(xù)獲得能量積累起來(lái)，形成過(guò)電壓?，F(xiàn)以分閘空載線路（切空載線路）為例進(jìn)行分析，如圖12-3-1所示.圖 12-3-1 切空線等值電路切空載線路時(shí)，斷路器重燃是產(chǎn)生過(guò)電壓的根本原因。其發(fā)展過(guò)程可以參考圖12-3-2進(jìn)行分析。圖12-3-2 切空載線路過(guò)電壓的形成過(guò)程2影響切空線過(guò)電壓的因素（1）斷路器觸頭重燃的隨機(jī)性。（2）熄弧的隨機(jī)性。（3）電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式。3限制切空線過(guò)電壓的措施：最根本方法是設(shè)法消除斷路器的重燃現(xiàn)象，為此可以從兩方面著手：一是改善斷路器結(jié)構(gòu)，提高觸頭間介質(zhì)的恢復(fù)強(qiáng)度和滅弧能力，避免重燃；二是降低斷路器觸頭間的恢復(fù)電壓，使之低于介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度，也能達(dá)到避免重燃的目的，具體方法有：（1）斷路器觸頭間裝并聯(lián)電阻，此并聯(lián)電阻式千歐級(jí)的中值電阻。如圖12-3-3所示。圖12-3-3 有并聯(lián)電阻的斷路器切空載線路示意圖（2）斷路器線路側(cè)接電磁式電壓互感器。（3） 線路側(cè)接并聯(lián)電抗器。（4） 采用氧化鋅避雷器作為切空線過(guò)電壓的后備保護(hù)。12-4 空載線路合閘過(guò)電壓1概念及形成原因合閘空載線路時(shí)電力系統(tǒng)中常有的一種操作，由于線路電壓在合閘前后發(fā)生突變，在此變化的過(guò)度過(guò)程中會(huì)引起空載線路合閘過(guò)電壓，這種過(guò)電壓是超高壓系統(tǒng)中的主要操作過(guò)電壓?？蛰d線路合閘有兩種不同的情況：一是正常運(yùn)行的計(jì)劃性合閘，過(guò)電壓倍數(shù)一般為1.651.85。另一種是線路故障切除后的重合閘，由于初始條件的差別，重合閘過(guò)電壓要比計(jì)劃性合閘過(guò)電壓嚴(yán)重，如圖12-4-1所示。圖12-4-1 線路重合閘前后的穩(wěn)態(tài)電壓分布（a）線路單相接地；（b）線路重合閘前后的穩(wěn)態(tài)電壓分布2影響合空線過(guò)電壓的因素：（1）線路的長(zhǎng)度和電源容量。在其他參數(shù)一定時(shí)，過(guò)電壓幅值將隨線路的增長(zhǎng)而明顯增大。對(duì)既定長(zhǎng)度的線路，系統(tǒng)電源容量越小，線路的電容效應(yīng)越顯著，過(guò)電壓幅值也會(huì)增大。（2）合閘時(shí)電源電壓的相位角。（3）線路殘余電壓U0的極性和大小。（4）母線上接有其他線路。如圖12-4-4所示，這種情況可以降低過(guò)電壓。圖12-4-4 線路合閘時(shí)母線上接有其他出線3限制合閘過(guò)電壓的措施：（1）降低工頻穩(wěn)態(tài)電壓。合理裝設(shè)并聯(lián)電抗器是降低工頻穩(wěn)態(tài)電壓的有效措施。（2）消除和削減線路殘余電壓。（3）采用帶有合閘電阻的斷路器。此電阻為400低值電阻。如圖12-3-3所示。圖12-3-3有并聯(lián)電阻的斷路器切空載線路（4）同步合閘。（5）采用性能良好的避雷器，可限制合閘過(guò)電壓。12-5 解列過(guò)電壓1概念及形成原因 多電源供電系統(tǒng)中，出現(xiàn)異步運(yùn)行或非對(duì)稱短路而使系統(tǒng)解列時(shí)，在其形成的單端供電空