1、第九章第九章 电力系统内部过电压电力系统内部过电压9.1 9.1 切除小电感负荷过电压切除小电感负荷过电压9.2 9.2 切除小电容负载过电压切除小电容负载过电压9.3 9.3 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压9.4 9.4 间歇电弧接地过电压间歇电弧接地过电压9.5 9.5 谐振过电压谐振过电压9.6 9.6 工频电压升高工频电压升高内部过电压分类内部过电压分类第一节第一节 切除小电感负荷过电压切除小电感负荷过电压小电感负荷小电感负荷：空载变压器、消弧线圈、并联电抗器等。：空载变压器、消弧线圈、并联电抗器等。断路器灭弧特性断路器灭弧特性：可以快速断开大的感性电流，有很强的：可以快速断开大
2、的感性电流，有很强的灭弧能力，一般在灭弧能力，一般在电流过零点灭弧电流过零点灭弧。对于小的电感电流，。对于小的电感电流，断路器断开时，电弧较弱，断路器在电流自然过零点之前断路器断开时，电弧较弱，断路器在电流自然过零点之前灭弧，出现灭弧，出现截流截流现象。由于截流，电感中的能量不能突变现象。由于截流，电感中的能量不能突变到零，到零，磁场能磁场能将转变为将转变为电场能电场能，使电压升高。，使电压升高。第一节第一节 切除小电感负荷过电压切除小电感负荷过电压9.1.1 9.1.1 产生过电压的基本原理产生过电压的基本原理若若截流截流瞬间流过电感的电流为瞬间流过电感的电流为I I0 0，电容上的电压为，
3、电容上的电压为U U0 0，则电，则电容电感回路的总能量为：容电感回路的总能量为：第一节第一节 切除小电感负荷过电压切除小电感负荷过电压当全部能量转变为电场能量时，电容上出现电压最大值。当全部能量转变为电场能量时，电容上出现电压最大值。在电感电流最大值时截在电感电流最大值时截流：流：0 0=m m U U0 0=0=0第一节第一节 切除小电感负荷过电压切除小电感负荷过电压9.1.2 9.1.2 影响过电压的因素影响过电压的因素1.1.断路器性能：断路器性能：断路器的截流能力越强，过电压幅值越断路器的截流能力越强，过电压幅值越高，因此，最大截流高，因此，最大截流I I0(max)0(max)是断
4、路器的一个重要指标。是断路器的一个重要指标。2.2.变压器特性变压器特性：变压器的：变压器的L LT T越大，越大，C CT T越小，则越小，则Z ZT T越大，越大，电压幅值越高。电压幅值越高。第一节第一节 切除小电感负荷过电压切除小电感负荷过电压9.1.3 9.1.3 限制过电压的措施限制过电压的措施1.1.从断路器入手，在断路器触头上并联高值电阻，具有阻从断路器入手，在断路器触头上并联高值电阻，具有阻尼作用和限制激磁电流的作用。尼作用和限制激磁电流的作用。2.2.从变压器入手，减小变压器的特性阻抗：绕组结构、铁从变压器入手，减小变压器的特性阻抗：绕组结构、铁芯材料。芯材料。3.3.采用采
5、用避雷器保护避雷器保护。第二节第二节 切断小电容负载过电压切断小电容负载过电压电力系统小电容负载：电力系统小电容负载：空载线路、电缆、电容器组空载线路、电缆、电容器组电弧的多次重燃电弧的多次重燃是形成这种过电压的原因。是形成这种过电压的原因。这种过电压是选择超高压长线路绝缘水平所考虑的重要因这种过电压是选择超高压长线路绝缘水平所考虑的重要因素。素。第二节第二节 切断小电容负载过电压切断小电容负载过电压9.2.1 9.2.1 产生过电压的过程产生过电压的过程第二节第二节 切断小电容负载过电压切断小电容负载过电压9.2.2 9.2.2 影响过电压的因素影响过电压的因素1.1.断路器性能：防止或减少
6、电弧重然的次数。断路器性能：防止或减少电弧重然的次数。2.2.电网中性点接地方式：三相断路器分闸不同期造成瞬间电网中性点接地方式：三相断路器分闸不同期造成瞬间的不对称，使某一相的过电压较高。因此，中性点非有的不对称，使某一相的过电压较高。因此，中性点非有效接地系统过电压高效接地系统过电压高2020。3.3.多路出线、线路侧由电磁式电压互感器，重燃时，残余多路出线、线路侧由电磁式电压互感器，重燃时，残余电荷迅速重新分布，降低了电压起始值，从而使过电压电荷迅速重新分布，降低了电压起始值，从而使过电压降低。降低。第二节第二节 切断小电容负载过电压切断小电容负载过电压9.2.3 9.2.3 防止过电压
7、的措施防止过电压的措施1.1.采用不重燃断路器采用不重燃断路器2.2.并联分闸电阻并联分闸电阻3.3.线路末端装设线路末端装设 避雷器避雷器第三节第三节 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压9.3.1 产生过电压的物理过程产生过电压的物理过程1.正常合闸正常合闸第三节第三节 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压不计损耗计及损耗第三节第三节 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压2.自动重合闸自动重合闸第三节第三节 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压9.3.2 影响过电压的因素影响过电压的因素1.合闸相角合闸相角2.残余电压残余电压3.回路损耗回路损耗第三节第三节 空载线路合闸过电压空载线路合闸
8、过电压9.3.3 限制过电压的措施限制过电压的措施1.控制合闸相角控制合闸相角2.断路器主触头并联电阻断路器主触头并联电阻3.线路末端装设避雷器线路末端装设避雷器第四节第四节 间歇电弧接地过电压间歇电弧接地过电压9.4.1 过电压发展的物理过程过电压发展的物理过程第四节第四节 间歇电弧接地过电压间歇电弧接地过电压t=t1时刻发弧，发弧前瞬间三相电容上的电压分别为：时刻发弧，发弧前瞬间三相电容上的电压分别为：发弧后瞬间三相电容上的电压分别为：发弧后瞬间三相电容上的电压分别为：过渡过程中振荡最大电压幅值过渡过程中振荡最大电压幅值第四节第四节 间歇电弧接地过电压间歇电弧接地过电压t2时刻时刻,工频电
9、流过零，电弧熄灭。工频电流过零，电弧熄灭。熄弧前瞬间三相电容电压熄弧前瞬间三相电容电压在中性点不接地系统中，熄弧后在中性点不接地系统中，熄弧后C2、C3上的电荷重新分上的电荷重新分配，使中性点产生了直流偏移电压。配，使中性点产生了直流偏移电压。熄弧后瞬间三相电容电压熄弧后瞬间三相电容电压熄弧过程没有高频振荡过程。熄弧过程没有高频振荡过程。第四节第四节 间歇电弧接地过电压间歇电弧接地过电压t3时刻若再次发弧，重然前瞬间电压：时刻若再次发弧，重然前瞬间电压：重燃後瞬间电压重燃後瞬间电压过渡过程中最大电压幅值过渡过程中最大电压幅值第四节第四节 间歇电弧接地过电压间歇电弧接地过电压9.4.1 9.4.
10、1 限制过电压措限制过电压措1.1.中性点有效接地中性点有效接地2.2.中性点经消弧线圈接地中性点经消弧线圈接地第五节第五节 谐振过电压谐振过电压9.5.1 谐振类型谐振类型 通常认为：系统中的电阻和电容元件为线性元件；电感通常认为：系统中的电阻和电容元件为线性元件；电感元件有线性元件、非线性元件和周期性变化的元件。元件有线性元件、非线性元件和周期性变化的元件。1.线性谐振：线性谐振：线性电感与电容、电阻串联回路中，感抗与线性电感与电容、电阻串联回路中，感抗与容抗相等时，发生线性谐振；此时回路电流仅由电阻决容抗相等时，发生线性谐振；此时回路电流仅由电阻决定。在设计和运行中应设法避开谐振条件。定
11、。在设计和运行中应设法避开谐振条件。2.参数谐振参数谐振：某些元件的电感参数会发生周期性变化。：某些元件的电感参数会发生周期性变化。3.铁磁谐振铁磁谐振：含铁芯的电感元件，会出现铁芯饱和现象，：含铁芯的电感元件，会出现铁芯饱和现象，从而达到谐振条件。从而达到谐振条件。第五节第五节 谐振过电压谐振过电压9.5.1 铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压产生机理产生机理特点特点限制措施限制措施第六节第六节 工频电压升高工频电压升高9.6.1 空载线路的电容效应空载线路的电容效应相位系数相位系数限制措施限制措施第六节第六节 工频电压升高工频电压升高9.6.2 不对称短路引起的工频电压升高不对称短路引起的工频电
12、压升高单相接地时，健全相的电压为：单相接地时，健全相的电压为：第六节第六节 工频电压升高工频电压升高9.6.3 突然甩负荷引起的工频电压升高突然甩负荷引起的工频电压升高在发电机突然失去部分或全部负荷的瞬间，由磁链守恒原在发电机突然失去部分或全部负荷的瞬间，由磁链守恒原理可知，通过激磁绕组的磁通是不会突变的，与其对应的理可知，通过激磁绕组的磁通是不会突变的，与其对应的电源电势电源电势E Ed d仍维持原来大小。很显然，甩负荷前的电感仍维持原来大小。很显然，甩负荷前的电感电流对发电机主磁通的去磁效应会突然消失，而空载线路电流对发电机主磁通的去磁效应会突然消失，而空载线路的电容电流对主磁通将起着增磁作用使得的电容电流对主磁通将起着增磁作用使得E Ed d上升，反映上升，反映为工频电压升高。为工频电压升高。第六节第六节 工频电压升高工频电压升高9.6.3 工频电压升高的抑制工频电压升高的抑制1.220kV 及以下系统，一般不需采用措施限制工频电压升及以下系统，一般不需采用措施限制工频电压升高。高。2.330kV、500kV系统中，应当采取适当措施：合理的电系统中，应当采取适当措施：合理的电网接线；科学的操作程序；正确采用并联电抗器及静止网接线；科学的操作程序；正确采用并联电抗器及静止补偿装置。补偿装置。
