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.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⑴計(jì)劃性合閘(線路上無剩余電荷)⑵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概述過電壓

絕緣(材料)

試驗(yàn)高壓專業(yè)外內(nèi)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：一是絕緣本身的絕緣強(qiáng)度下降，另一原因就是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。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Um=Un(1+5~15%)例如：Un=110kVUm=110(1+15%)=127kV

K0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，對正常絕緣的電氣設(shè)備是沒有危險(xiǎn)的，但是對于超高壓遠(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，會對電氣設(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i0(小電流幾安到十幾安)例:35kV變壓器P=10MvA

I0%=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過零前的某一瞬間強(qiáng)行被截?cái)嘟亓?.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①

斷路器的性能②電容C的影響滅弧性能好Um(空變帶長線)C

U

m

③電感L的影響(鐵芯材料)新式:冷軋硅鋼片I0

Um老式:熱軋硅鋼片I0

Um∴用熄弧性能好的開關(guān)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(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；當(dāng)變壓器繞組的電容CB增大時(shí)，過電壓將減?。划?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)?，過電壓也不會太大?，F(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)Uc(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⑴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2EmB⑵故障性合閘(重合閘)假設(shè)A相開斷時(shí)Ua=-Em

重合時(shí)Ua=+Em

∴重合閘過電壓最大值為3Em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12-8所示，圖中為s1主觸頭、s2為輔助觸頭、R為并聯(lián)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s2，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R短接，完成合閘操作。在前一個(gè)階段，要求R值較大，使阻尼效果好，在后一個(gè)階段，要求R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12－9所示，計(jì)算說明，Rb的數(shù)值一般應(yīng)在400~1200范圍內(nèi)，對500kV線路的斷路器，多采用400Ω。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。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Ua實(shí)際中，切空線過電壓不超過3.5~4倍（Y接線）3倍（YN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)，K1斷開，l1上殘余電荷在Em時(shí)合閘，C22上儲存電荷1合閘瞬間：C11，C22上電荷重新分配

l1

上起始電壓為0，而不是-Em∴過電壓為2Em，而不是3Em合閘后：C11與C22并聯(lián)操作過電壓倍數(shù)（線路絕緣設(shè)計(jì)）⑴相對地絕緣35~66KV以下（電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地或不接地）

4.0110~154kV（電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地

）3.5110~220kV（電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地）3.0330kV（電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地）

2.75500kV（電網(wǎng)中性點(diǎn)直接接地）

2.0⑵相間絕緣35~220kV對地操作過電壓的1.3~1.4倍；330kV對地操作過電壓的1.4~1.45倍；500kV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(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及以下:330kV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RbRb

限制切空線過電壓的作用分閘:先分D1Rb兩端電壓URb即為主斷口D1上的恢復(fù)電壓一般不重燃接入Rb

阻尼振蕩,約7~15ms后,再合D1Rb

接入，流過殘余電荷主觸頭輔助觸頭Rb=400~1200ΩRb

限制合空線過電壓的作用帶并聯(lián)電阻的斷路器有并聯(lián)電阻時(shí)切空線的電流和電壓波形合閘電阻同時(shí)還可以起到限制切空線過電壓的作用。參看圖12－10因?yàn)殚_斷時(shí)主斷口S1先分開（t=t1），此時(shí)，由于Rb的存在，電容C上的電荷可以通過Rb流向電源，使電壓uC不再保持不變，因此主斷口S1上的恢復(fù)電壓要比沒有并聯(lián)電阻時(shí)小。顯然Rb愈小恢復(fù)電壓就愈小，重燃的概率也就愈