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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,過電壓絕緣,(,材料,),試驗(yàn),高壓專業(yè),外,內(nèi),第十一章 內(nèi)過電壓,電力系統(tǒng)過電壓,一、過電壓,超過正常運(yùn)行的電壓并使電力系統(tǒng)絕緣或保護(hù)設(shè)備損壞的電壓升高。,絕緣出現(xiàn)故障不外乎兩方面的原因：,絕緣本身的絕緣強(qiáng)度下降,作用在絕緣上的電壓因某種原因升高,電氣設(shè)備的絕緣強(qiáng)度是有限的，因此必須采取措施將可能出現(xiàn)的過電壓限制在一個(gè)合理的范圍。,一、過電壓,二,.,過電壓的分類,11.2,操作過電壓,一,.,空載變壓器的分閘過電壓,1.,切空變的等值電路,2.,過電壓的形成,3.,過電壓的大小,4.,影響因素,5.,

2、限制措施,二,.,操作空載長線路的過電壓,1.,關(guān)合空載長線,影響因素,計(jì)劃性合閘,(,線路上無剩余電荷,),故障性合閘,(,重合閘,),2.,開斷空載長線,(,開斷電容性負(fù)載,),操作過電壓倍數(shù)（線路絕緣設(shè)計(jì),）,小結(jié),三,.,空載長線操作過電壓的限制措施,11.1,概述,二,.,過電壓的分類,1.,雷電過電壓：,雷云中大量雷電荷傾注于電力系統(tǒng)而形成,2.,內(nèi)部過電壓,:,由于電力系統(tǒng)內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化或傳遞引起的,能量來源,能量轉(zhuǎn)化,是指磁能轉(zhuǎn)化為電能,能量傳遞,則主要是通過各部分相互之間的電磁耦合。,電網(wǎng)內(nèi)的操作（拉閘或合閘）和故障（斷線或接地等）都是激發(fā)能量轉(zhuǎn)化的原因，按不同原因，將內(nèi)過電

3、壓分為,操作過電壓,和,暫時(shí)過電壓,，暫時(shí)過電壓包括,工頻電壓升高,及,諧振過電壓,。,內(nèi)部過電壓,因操作或故障引起的暫態(tài)電壓升高,操作過電壓,諧振過電壓,因系統(tǒng)的電感、電容參數(shù)配合不當(dāng)，出現(xiàn)的各種持續(xù)時(shí)間很長的諧振現(xiàn)象及其電壓升高,工頻電壓升高,暫時(shí)過電壓,最大工作電壓,U m,=,Un,(1+5,15%),例如：,Un,=110/1.732 kV,Um,=Un(1+0.15),K,0,值與,電網(wǎng)結(jié)構(gòu),、,系統(tǒng)容量,及,各元件的參數(shù),、,中性點(diǎn)接地方式,、,斷路器性能,、,母線上出線的回?cái)?shù),、,電網(wǎng)的運(yùn)行接線,和,操作方式,、,故障形式,等因素有關(guān)，并具有明顯的統(tǒng)計(jì)性。,內(nèi)過電壓的能量來源于

4、電網(wǎng)本身，并在電網(wǎng)工頻電壓的基礎(chǔ)上振蕩產(chǎn)生，故其幅值與工頻電壓的大小基本成正比關(guān)系。,二,.,過電壓的分類,能量來源,切空線,合空線,切空變,電弧接地,操作過電壓,諧振過電壓,線性諧振,消弧線圈補(bǔ)償電網(wǎng)中的線性共振現(xiàn)象,空長線的電容效應(yīng),不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高,突然甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高,傳遞過電壓,鐵磁諧振,參數(shù)諧振,斷線,互感器飽和,非全相拉合閘,內(nèi)部過電壓,空長線的電容效應(yīng),不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高,突然甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高,切空線,合空線,斷線,互感器飽和,電弧接地,切空變,工頻電壓升高,暫時(shí)過電壓,工頻電壓升高,規(guī)程（具體）規(guī)定的設(shè)計(jì)要求工頻過電壓一般不應(yīng)超過最高運(yùn)行

5、相電壓的,1.3,倍,（線路斷路器的,變電站側(cè),）或,1.4,倍,（線路斷路器的,線路側(cè),）。,電力系統(tǒng)工頻電壓升高的過電壓倍數(shù)一般小于,2.0,倍，對(duì)正常絕緣的電氣設(shè)備是沒有危險(xiǎn)的，但是對(duì)于超高壓遠(yuǎn)距離傳輸系統(tǒng)確定絕緣水平時(shí)卻起著決定性的作用，必須予以充分重視。,這是因?yàn)椋合到y(tǒng)中有可能在伴隨工頻電壓升高的同時(shí)，產(chǎn)生操作過電壓。這兩種過電壓聯(lián)合作用，會(huì)對(duì)電氣設(shè)備絕緣造成危害。,工頻電壓升高持續(xù)的時(shí)間長，對(duì)設(shè)備絕緣及其運(yùn)行性能有重大影響。例如污穢絕緣子閃絡(luò)、鐵芯過熱、電暈及電磁干擾等。,11.2,操作過電壓,由電力系統(tǒng)內(nèi)部的能量,轉(zhuǎn)化,和,傳遞,引起,特點(diǎn)：過電壓倍數(shù)高，持續(xù)時(shí)間長,電力系統(tǒng)中常

6、見的操作過電壓有：,中性點(diǎn)絕緣電網(wǎng)中的電弧接地過電壓,開斷電感性負(fù)載,（空載變壓器、電抗器、電動(dòng)機(jī)等）,過電壓,開斷電容性負(fù)載（空載線路、電容器組等）過電壓,空載線路合閘（包括重合閘）過電壓,系統(tǒng)解列過電壓等,R L C,11.2,操作過電壓,一,.,空載變壓器的分閘過電壓,1.,切空變的等值電路,變壓器勵(lì)磁電感,繞組對(duì)地電容,由電力系統(tǒng)內(nèi)部的能量,轉(zhuǎn)化,和,傳遞,引起,特點(diǎn)：過電壓倍數(shù)高，持續(xù)時(shí)間長,勵(lì)磁電流,i,0,(,小電流 幾安到十幾安,),例,:35 kV,變壓器,P,=10,M,v,A,I,0,%=4%,三相功率,額定線電壓,0.2,4%,額定電流,2.,過電壓的形成,電流,在自然

7、過零前的某一瞬間強(qiáng)行被截?cái)?截流,3.,過電壓的大小,截流時(shí)的總能量,全部轉(zhuǎn)換為電能,思考：自能式的斷路器和外能式的斷路器相比，,哪一種更易產(chǎn)生切空變過電壓？,變壓器的特征阻抗,4.,影響因素,斷路器的性能,電容,C,的影響,滅弧性能好,U,m,(,空變帶長線,),C,U,m,電感,L,的影響,(,鐵芯材料,),新式,:,冷軋硅鋼片,I,0,U,m,老式,:,熱軋硅鋼片,I,0,U,m,用,熄弧性能好的,開關(guān)去切,不帶線路,的,老式,變壓器才會(huì)有切空變過電壓的危害,截流過電壓的大小與斷路器的滅弧性能、變壓器勵(lì)磁電流的大小以及變壓器繞組電容的大小有關(guān)。斷路器的滅弧性能越好，則產(chǎn)生的分閘過電壓越高

8、；當(dāng)變壓器繞組的電容,C,B,增大時(shí)，過電壓將減小；當(dāng)變壓器的勵(lì)磁電流較小時(shí)，即使電流在幅值時(shí)被截?cái)?，過電壓也不會(huì)太大。,現(xiàn)代高壓變壓器都采用冷軋硅鋼片，其勵(lì)磁電流僅為額定電流的,0.5%,左右（熱軋硅鋼片可達(dá),5%,以上），同時(shí)又采用了糾結(jié)式繞組，大大增加了繞組的電容，所以開斷這種變壓器時(shí)，過電壓倍數(shù)一般不會(huì)大于,2,。,5.,限制措施,用,避雷器保護(hù),(,注意接法,),避雷器應(yīng)該接在斷路器的變壓器側(cè)，以保證斷路器斷開后避雷器仍能留在變壓器的連線上,切斷空載變壓器過電壓的特點(diǎn)是幅值高、頻率高，但持續(xù)時(shí)間短、能量小，可以用限制雷電過電壓的普通閥式避雷器來有效限制這種過電壓。,二,.,操作空載長

9、線路的過電壓,1.,關(guān)合空載長線,直流電壓作用在,LC,回路上,當(dāng),U,c,(0)=0,時(shí),過電壓,=,穩(wěn)態(tài)值,+,振幅,=,穩(wěn)態(tài)值,+,(,穩(wěn)態(tài)值,初始值,),=2,穩(wěn)態(tài)值,初始值,計(jì)劃性合閘,(,線路上無剩余電荷,),設(shè),時(shí)合閘,設(shè),時(shí)合閘,無過電壓,計(jì)劃性合閘最大過電壓為,2Em,B,故障性合閘,(,重合閘,),假設(shè),A,相,開斷時(shí),U,a=,-,Em,重合時(shí),U,a=,+,Em,重合閘過電壓最大值為,3Em,2.,開斷空載長線,(,開斷電容性負(fù)載,),切空線的等值電路,電源電感,長線的總電容,切空線的等值電路,U,a,實(shí)際中，切空線過電壓不超過,3.54,倍（,Y,接線）,3,倍（,Y

10、,N,接線）,影響因素,1.,重燃的隨機(jī)性,2.,熄弧的隨機(jī)性,3,.,斷路器的三相不同期合閘,一般：重燃次數(shù)多，過電壓高,但也不盡然,以計(jì)劃性合閘為例,:,A,相先合,如果,B,C,相的合閘相角與被感應(yīng)電壓極性相反,使過電壓升高,10,30%,4.,母線上有其他出線,設(shè),:,分析重合閘,-Em,時(shí)，,K,1,斷開，,l,1,上殘余電荷,在,Em,時(shí)合閘，,C,22,上儲(chǔ)存電荷,1,合閘瞬間：,C,11,，,C,22,上電荷重新分配,l,1,上起始電壓為,0,，而不是,-E,m,過電壓為,2Em,，而不是,3Em,合閘后：,C,11,與,C,22,并聯(lián),操作過電壓倍數(shù)（線路絕緣設(shè)計(jì),）,相對(duì)地

11、絕緣,3566KV,以下（電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地或不接地）,4.0,110154kV,（電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地,）,3.5,110220kV,（電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地）,3.0,330kV,（電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地）,2.75,500kV,（電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地）,2.0,相間絕緣,35220,k,V,對(duì)地操作過電壓的,1.31.4,倍；,330,k,V,對(duì)地操作過電壓的,1.41.45,倍；,500,k,V,對(duì)地操作過電壓的,1.5,倍。,三,.,空載長線操作過電壓的限制措施,1.,改善開關(guān)熄弧性能 無重燃 無過電壓,線路設(shè)計(jì)中可不考慮切空線過電壓,不需要采用限制重合空閘過電壓的措施,220kV,

12、及以下,:,330 kV,以上,:,斷路器斷口加并聯(lián)電阻,目前斷路器己可基本消除重燃現(xiàn)象,斷路器斷口并聯(lián)電阻,合閘,:,先合,D2,短接,R,b,R,b,限制切空線過電壓的作用,分閘,:,先分,D,1,R,b,兩端電壓,U,Rb,即為主斷口,D1,上的恢復(fù)電壓,一般不重燃,接入,R,b,阻尼振蕩,約,7,15ms,后,再合,D,1,R,b,接入，流過殘余電荷,主觸頭,輔助觸頭,R,b=400,1200,R,b,限制合空線過電壓的作用,帶并聯(lián)電阻的斷路器,空載線路合閘過電壓的大小,與合閘電阻值的關(guān)系,在斷路器斷口上加裝并聯(lián)電阻，如圖所示，圖中為,s,1,主觸頭、,s,2,為輔助觸頭、,R,為并聯(lián)

13、電阻。將線路的合閘操作分為兩個(gè)階段進(jìn)行，首先合輔助觸頭,s,2,，電阻,Rb,回路中，起阻尼作用，使過渡過程中的過電壓降低，大約經(jīng)過,8,15ms,，再合主觸頭，將,Rb,短接，完成合閘操作。在前一個(gè)階段，要求,Rb,值較大，使阻尼效果好，在后一個(gè)階段，要求,Rb,值小，使短接時(shí)，主觸頭兩端的電壓小，回路振蕩程度較弱，因此空載線路合閘過電壓的大小與合閘電阻值的關(guān)系呈一條,V,形曲線，如圖所示，計(jì)算說明，,R,b,的數(shù)值一般應(yīng)在,4001200,范圍內(nèi)，,對(duì),500kV,線路的斷路器，多采用,400,。,用并聯(lián)電阻斷路器后一般可將合空線過電壓限制到,2.0,倍以下。,1.,產(chǎn)生切空變過電壓的根本原因是,截流,；,可以用,普通閥式避雷器,來限制,3.,開關(guān)并聯(lián)電阻,可以限制切、合空線過電壓,2.,產(chǎn)生切空線過電壓的根本原因是,開關(guān)重燃,；,小結(jié)：,