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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,過電壓絕緣,(,材料,),試驗,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,超過正常運行的電壓并使電力系統(tǒng)絕緣或保護設備損壞的電壓升高。,絕緣出現(xiàn)故障不外乎兩方面的原因：,絕緣本身的絕緣強度下降,作用在絕緣上的電壓因某種原因升高,電氣設備的絕緣強度是有限的，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.,關合空載長線,影響因素,計劃性合閘,(,線路上無剩余電荷,),故障性合閘,(,重合閘,),2.,開斷空載長線,(,開斷電容性負載,),操作過電壓倍數(shù)（線路絕緣設計,）,小結,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)部能量的轉化或傳遞引起的,能量來源,能量轉化,是指磁能轉化為電能,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,暫時過電壓,，暫時過電壓包括,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，出現(xiàn)的各種持續(xù)時間很長的諧振現(xiàn)象及其電壓升高,工頻電壓升高,暫時過電壓,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)結構,、,系統(tǒng)容量,及,各元件的參數(shù),、,中性點接地方式,、,斷路器性能,、,母線上出線的回數(shù),、,電網(wǎng)的運行接線,和,操作方式,、,故障形式,等因素有關，并具有明顯的統(tǒng)計性。,內(nèi)過電壓的能量來源于

4、電網(wǎng)本身，并在電網(wǎng)工頻電壓的基礎上振蕩產(chǎn)生，故其幅值與工頻電壓的大小基本成正比關系。,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,消弧線圈補償電網(wǎng)中的線性共振現(xiàn)象,空長線的電容效應,不對稱短路引起的工頻電壓升高,突然甩負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,不對稱短路引起的工頻電壓升高,突然甩負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,暫時過電壓,工頻電壓升高,規(guī)程（具體）規(guī)定的設計要求工頻過電壓一般不應超過最高運行

5、相電壓的,1.3,倍,（線路斷路器的,變電站側,）或,1.4,倍,（線路斷路器的,線路側,）。,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，對正常絕緣的電氣設備是沒有危險的，但是對于超高壓遠距離傳輸系統(tǒng)確定絕緣水平時卻起著決定性的作用，必須予以充分重視。,這是因為：系統(tǒng)中有可能在伴隨工頻電壓升高的同時，產(chǎn)生操作過電壓。這兩種過電壓聯(lián)合作用，會對電氣設備絕緣造成危害。,工頻電壓升高持續(xù)的時間長，對設備絕緣及其運行性能有重大影響。例如污穢絕緣子閃絡、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,轉化,和,傳遞,引起,特點：過電壓倍數(shù)高，持續(xù)時間長,電力系統(tǒng)中常

6、見的操作過電壓有：,中性點絕緣電網(wǎng)中的電弧接地過電壓,開斷電感性負載,（空載變壓器、電抗器、電動機等）,過電壓,開斷電容性負載（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,變壓器勵磁電感,繞組對地電容,由電力系統(tǒng)內(nèi)部的能量,轉化,和,傳遞,引起,特點：過電壓倍數(shù)高，持續(xù)時間長,勵磁電流,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行被截斷,截流,3.,過電壓的大小,截流時的總能量,全部轉換為電能,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,開關去切,不帶線路,的,老式,變壓器才會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、變壓器勵磁電流的大小以及變壓器繞組電容的大小有關。斷路器的滅弧性能越好，則產(chǎn)生的分閘過電壓越高

8、；當變壓器繞組的電容,C,B,增大時，過電壓將減?。划斪儔浩鞯膭畲烹娏鬏^小時，即使電流在幅值時被截斷，過電壓也不會太大。,現(xiàn)代高壓變壓器都采用冷軋硅鋼片，其勵磁電流僅為額定電流的,0.5%,左右（熱軋硅鋼片可達,5%,以上），同時又采用了糾結式繞組，大大增加了繞組的電容，所以開斷這種變壓器時，過電壓倍數(shù)一般不會大于,2,。,5.,限制措施,用,避雷器保護,(,注意接法,),避雷器應該接在斷路器的變壓器側，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是幅值高、頻率高，但持續(xù)時間短、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.,關合空載長線,直流電壓作用在,LC,回路上,當,U,c,(0)=0,時,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,計劃性合閘,(,線路上無剩余電荷,),設,時合閘,設,時合閘,無過電壓,計劃性合閘最大過電壓為,2Em,B,故障性合閘,(,重合閘,),假設,A,相,開斷時,U,a=,-,Em,重合時,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.,重燃的隨機性,2.,熄弧的隨機性,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,以計劃性合閘為例,:,A,相先合,如果,B,C,相的合閘相角與被感應電壓極性相反,使過電壓升高,10,30%,4.,母線上有其他出線,設,:,分析重合閘,-Em,時，,K,1,斷開，,l,1,上殘余電荷,在,Em,時合閘，,C,22,上儲存電荷,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)（線路絕緣設計,）,相對地

11、絕緣,3566KV,以下（電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈接地或不接地）,4.0,110154kV,（電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈接地,）,3.5,110220kV,（電網(wǎng)中性點直接接地）,3.0,330kV,（電網(wǎng)中性點直接接地）,2.75,500kV,（電網(wǎng)中性點直接接地）,2.0,相間絕緣,35220,k,V,對地操作過電壓的,1.31.4,倍；,330,k,V,對地操作過電壓的,1.41.45,倍；,500,k,V,對地操作過電壓的,1.5,倍。,三,.,空載長線操作過電壓的限制措施,1.,改善開關熄弧性能 無重燃 無過電壓,線路設計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階段進行，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。在前一個階段，要求,Rb,值較大，使阻尼效果好，在后一個階段，要求,Rb,值小，使短接時，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系呈一條,V,形曲線，如圖所示，計算說明，,R,b,的數(shù)值一般應在,4001200,范圍內(nèi)，,對,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,開關重燃,；,小結：,