电力系统过电压课件

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1、电力系统过电压1四四.断线谐振过电压断线谐振过电压11.4 电压互感器饱和过电压电压互感器饱和过电压2.谐波谐振过电压谐波谐振过电压一一.中性点不接地系统中的电压互感器饱和过电压中性点不接地系统中的电压互感器饱和过电压1. 工频过电压工频过电压3. 危害性危害性电力系统过电压2四四. .断线谐振过电压断线谐振过电压 断线是泛指：断线是泛指：断线断线开关不同期操作开关不同期操作1.1.过电压的形成和分析过电压的形成和分析谐振参数：谐振参数： 线路电容线路电容( (相间，对地相间，对地) ) 空载（轻载）变压器的励磁电空载（轻载）变压器的励磁电感感 消弧线圈电感消弧线圈电感分析方法：分析方法：根据

2、具体情况用等效发电机根据具体情况用等效发电机原理把三相电路化为等值单原理把三相电路化为等值单相回路来分析相回路来分析电力系统过电压3电力系统过电压4 简化1 1）电源侧）电源侧2 2）负载侧）负载侧12C 11C被短接被短接去掉去掉电力系统过电压5 确定打开点：确定打开点：1 1）求等值电源电势）求等值电源电势即即D D，F F间电压值间电压值EECCCEU5 . 1以以 为负荷、其余部分作电源为负荷、其余部分作电源11C12111CCC电力系统过电压62 2）求等值电源内阻抗）求等值电源内阻抗电力系统过电压7第一次简化单相等值回路第一次简化单相等值回路电力系统过电压8第二次简化单相等值回路第

3、二次简化单相等值回路a ab b25 . 111111CCCEEC2111CCCBLL5 . 1电力系统过电压9第二次简化单相等值回路第二次简化单相等值回路25 . 111111CCCEEC2111CCCBLL5 . 1 铁磁谐振条件铁磁谐振条件: :CL1即即: :)2(15 . 1111BCCL电力系统过电压1011C愈大，愈易满足谐振条件愈大，愈易满足谐振条件即负载端断线，负载侧接地最易谐振即负载端断线，负载侧接地最易谐振lCCC01111012C电力系统过电压11 铁磁谐振条件铁磁谐振条件: :121C)2(15 . 1111BCCL电力系统过电压12121C)2(15 . 1111B

4、CCL12111CCClCCC01111NNB%PIUL022005 .4NNUC%PIl2003NNUC%PI产生谐振的线路长度产生谐振的线路长度电力系统过电压13例：线路额定电压例：线路额定电压 kVUN10励磁电流百分数励磁电流百分数受电变压器容量受电变压器容量导线单位长度对地电容导线单位长度对地电容求产生谐振的线路长度求产生谐振的线路长度kVAPN100%I5 .30kmPFC/50000电力系统过电压14解：解：2003NNUC%PI2005 .4NNUC%PIl)(5)1010(1050003145 .410100035.023123kmllkm23123)1010(1050003

5、14310100035.0)(5 .7kmlkm55 .7即即时，可能产生断线谐振时，可能产生断线谐振电力系统过电压152.2.危害性危害性1) 1) 危及保护分级绝缘变压器中性点的避雷器危及保护分级绝缘变压器中性点的避雷器2) 2) 传递过电压传递过电压, ,危及低压侧设备绝缘危及低压侧设备绝缘3) 3) 可能使低压侧翻相可能使低压侧翻相小型电动机反转小型电动机反转电力系统过电压163. 3. 限制措施限制措施1 1）预防和避免发生断线：加强巡视、）预防和避免发生断线：加强巡视、检修，预防短线的发生检修，预防短线的发生2 2）断路器的维修质量：）断路器的维修质量： 不同期度三相不大于不同期度

6、三相不大于10ms10ms 少用熔断器（少用熔断器（35KV35KV及以下用）及以下用）3 3）不要将空载变压器长期挂在线路上）不要将空载变压器长期挂在线路上4 4）若断路器操作后有异常现象，可立即）若断路器操作后有异常现象，可立即 复原并进行检查复原并进行检查 电力系统过电压1711.4 11.4 电压互感器饱和过电压电压互感器饱和过电压一一. .中性点不接地系统中的电压互感中性点不接地系统中的电压互感器饱和过电压器饱和过电压 性质：性质：零序性质零序性质电力系统过电压181. 1. 工频过电压工频过电压中性点位移电压中性点位移电压0UCBACCBBAAYYYYEYEYEU0电力系统过电压1

7、9 未饱和时未饱和时: : 饱和时饱和时: :CLXX /CLXX /呈感性呈感性呈容性呈容性C L其值为其值为：其值为：其值为：设设:B,C:B,C相饱和相饱和 A A相未饱和相未饱和LYY1jCBCYjALCLCELCEELECU2)1(2jj)(1jjACBA0电力系统过电压20设AEU 00CBAIII不能平衡不能平衡设AEU0两相高两相高 ( (饱和相饱和相) )一相低一相低 ( (未饱和相未饱和相) )虚幻接地现象虚幻接地现象?0U电力系统过电压212.2.谐波谐振过电压谐波谐振过电压 谐波源谐波源: :非线性元件非线性元件 谐振条件谐振条件: :CKLKB1 特点特点1) 1)

8、三相对地电压同时升高三相对地电压同时升高 高频：高频：电压较高，指示稳定电压较高，指示稳定 分频：分频：指针摆动指针摆动2) 2) 可自保持，也可持续一段时可自保持，也可持续一段时 间后自行消失间后自行消失电力系统过电压223. 3. 危害性危害性35KV35KV电网电网3.5Up3.5Up66KV66KV电网电网4.74Up4.74Up分频谐振时危害性最大分频谐振时危害性最大过电流使电压互感器冒油、烧损过电流使电压互感器冒油、烧损甚至爆炸。甚至爆炸。电力系统过电压234.4.限制措施限制措施1)1)躲开谐振参数躲开谐振参数01. 0m11CXX实验得实验得: :时，时， 可不谐振可不谐振 当

9、空母线带当空母线带PTPT合闸时出现过电压合闸时出现过电压, ,可适当增可适当增加空线加空线( (如事先规定好的某些线路和设备如事先规定好的某些线路和设备) ) 减少系统中接地的减少系统中接地的PTPT台数台数( (X XC C上升上升)建建议用户议用户PTPT不接地不接地 选用励磁特性好的电磁式电压互感器选用励磁特性好的电磁式电压互感器或只使用电容式电压互感器或只使用电容式电压互感器 对地加电容对地加电容电力系统过电压242) 2) 在零序回路中加阻尼电阻在零序回路中加阻尼电阻 在在PTPT高压侧中性点对地加高压侧中性点对地加R R 在开口三角处加电阻在开口三角处加电阻R R 问题：问题：

10、中性点不接地的电网中的有功负载和相间中性点不接地的电网中的有功负载和相间电容对电磁式电压互感器谐振起什么作用？电容对电磁式电压互感器谐振起什么作用？为什么？为什么？3) 3) 避免产生中性点位移避免产生中性点位移禁止只使用一相或二相电压互感器禁止只使用一相或二相电压互感器接在相间与地线之间接在相间与地线之间电力系统过电压25110kV,220kV110kV,220kV中性点接地系统中中性点接地系统中的电压互感器饱和过电压的电压互感器饱和过电压二二. .均压电容均压电容隔离开关隔离开关断路器断口断路器断口电压互感器电压互感器电力系统过电压26均压电容均压电容互感器励磁电感互感器励磁电感a ab

11、bAECCE121CCC电力系统过电压27第11章小结 操作过电压 切空变 合空线 切空线 电弧接地 谐振过电压 线性谐振过电压 铁磁谐振（非线性谐振） 电压互感器饱和过电压（PT谐振） 断线过电压电力系统过电压2811 电力系统内部过电压电力系统内部过电压11.1 概述概述 内部过电压是电力系统内部能量的转化或内部过电压是电力系统内部能量的转化或传递引起的，其能量来源于电网本身。内部过传递引起的，其能量来源于电网本身。内部过电压的大小通常用过电压倍数电压的大小通常用过电压倍数k来表示，过电压来表示，过电压倍数倍数k为内过电压幅值与电网该处最高运行相电为内过电压幅值与电网该处最高运行相电压的幅

12、值之比。压的幅值之比。电力系统过电压2911.2 操作过电压操作过电压操作空载变压器和空载长线时会出现操作过电压操作空载变压器和空载长线时会出现操作过电压一一 空载变压器的分闸过电压空载变压器的分闸过电压 空载变压器的分闸过电压是由于开关截流引起空载变压器的分闸过电压是由于开关截流引起的，其大小与变压器励磁电流的大小以及变压器的，其大小与变压器励磁电流的大小以及变压器绕组电容绕组电容CB的大小有关。的大小有关。 当变压器绕组的电容当变压器绕组的电容CB增大时，过电压将减小增大时，过电压将减小 由于变压器的励磁电流较小，励磁绕组所贮存由于变压器的励磁电流较小，励磁绕组所贮存的磁能不大，所以切空变

13、过电压的能量可以用限的磁能不大，所以切空变过电压的能量可以用限制雷电过电压的避雷器来吸收。制雷电过电压的避雷器来吸收。电力系统过电压30二二 操作空载长线路的过电压操作空载长线路的过电压1、关合空载长线、关合空载长线合空载长线时，长线电容上出现的过电压可达电合空载长线时，长线电容上出现的过电压可达电源电压的源电压的2倍，重合空载长线时，过电压可达电倍，重合空载长线时，过电压可达电源电压的源电压的3倍倍2、开断空载长线、开断空载长线电弧的重燃是产生切空线过电压的根本原因，中电弧的重燃是产生切空线过电压的根本原因，中性点接地方式、母线上出线回路的数目、断路器性点接地方式、母线上出线回路的数目、断路

14、器触头间电弧重燃和熄弧的随机性等因素均影响到触头间电弧重燃和熄弧的随机性等因素均影响到切空线过电压的大小切空线过电压的大小电力系统过电压31三三 空载长线操作过电压的限制措施空载长线操作过电压的限制措施由于断路器熄弧性能的提高，目前切空线重燃由于断路器熄弧性能的提高，目前切空线重燃现象已基本消除，所以在线路设计中，可不考现象已基本消除，所以在线路设计中，可不考虑切空线过电压。额定电压为虑切空线过电压。额定电压为220kV及以下线及以下线路，重合空线过电压的倍数不高，且由于其自路，重合空线过电压的倍数不高，且由于其自身绝缘，能承受重合空线过电压的作用，所以身绝缘，能承受重合空线过电压的作用，所以

15、不需采用任何限制重合空线过电压的措施。不需采用任何限制重合空线过电压的措施。额定电压为额定电压为330kV及以上线路，因其线路一般及以上线路，因其线路一般比较长，由于电容效应的迭加，重合空线时的比较长，由于电容效应的迭加，重合空线时的过电压可达过电压可达2.5倍以上，因此必须采取措施对重倍以上，因此必须采取措施对重合空线过电压加以限制。常用的方法是在断路合空线过电压加以限制。常用的方法是在断路器断口上加装并联电阻。器断口上加装并联电阻。电力系统过电压32四四 电弧接地过电压电弧接地过电压 在中性点不接地的电网中，当单相接地在中性点不接地的电网中，当单相接地电弧出现熄弧与重燃交替进行的现象时，由

16、电弧出现熄弧与重燃交替进行的现象时，由于系统中电感、电容间多次电磁振荡会产生于系统中电感、电容间多次电磁振荡会产生电弧接地过电压。电弧的熄灭与重燃时间是电弧接地过电压。电弧的熄灭与重燃时间是决定最大过电压的重要因素。这种过电压的决定最大过电压的重要因素。这种过电压的幅值并不太高，但其持续时间较长，而且遍幅值并不太高，但其持续时间较长，而且遍及全网，对网内装设的绝缘较差的老设备、及全网，对网内装设的绝缘较差的老设备、线路上存在的绝缘弱点，尤其是由发电机电线路上存在的绝缘弱点，尤其是由发电机电压直配的电网中绝缘强度很低的旋转电机等，压直配的电网中绝缘强度很低的旋转电机等，存在较大的威胁，在一定程度

17、上会影响电网存在较大的威胁，在一定程度上会影响电网的安全运行。的安全运行。电力系统过电压3311.3 谐振过电压谐振过电压谐振有三种不同类型，即：线性谐振、铁磁谐谐振有三种不同类型，即：线性谐振、铁磁谐振和参数谐振。振和参数谐振。一一 线性谐振过电压线性谐振过电压 线性谐振是在线性电感和电容组成的回路线性谐振是在线性电感和电容组成的回路中，当中，当 时，即回路的总阻抗为零或外加时，即回路的总阻抗为零或外加电源的频率和电路的固有自振频率相等（电源的频率和电路的固有自振频率相等（ ）时产生的电压谐振现象。电阻时产生的电压谐振现象。电阻R对线性谐振过对线性谐振过电压的发展起到阻尼作用。电压的发展起到

18、阻尼作用。CL10电力系统过电压34二二 铁磁谐振过电压铁磁谐振过电压 铁磁谐振是线性电容和铁芯电感组成的回路在铁磁谐振是线性电容和铁芯电感组成的回路在 的条件下，受到某种的条件下，受到某种“激发激发”因素时产生的电压谐振因素时产生的电压谐振现象。其过电压幅值受铁芯饱和程度的限制，一般不现象。其过电压幅值受铁芯饱和程度的限制，一般不会很高。断线和电压互感器饱和均可引发铁磁谐振过会很高。断线和电压互感器饱和均可引发铁磁谐振过电压。电压。三三 参数谐振过电压参数谐振过电压在电压和电容组成的振荡回路中，由于电感周期性地在电压和电容组成的振荡回路中，由于电感周期性地改变会产生参数谐振现象，回路中的电阻改变会产生参数谐振现象，回路中的电阻R能起到抑制能起到抑制参数谐振的作用。参数谐振的作用。四四 断线谐振过电压断线谐振过电压CL10