7電力系統(tǒng)中的工頻過(guò)電壓內(nèi)部過(guò)電壓

電力系統(tǒng)過(guò)電壓外部過(guò)電壓內(nèi)部過(guò)電壓暫時(shí)過(guò)電壓操作過(guò)電壓在電力系統(tǒng)內(nèi)部，由于斷路器的操作或發(fā)生故障，使系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，引起電網(wǎng)電磁能量的轉(zhuǎn)化或傳遞，在系統(tǒng)中出現(xiàn)過(guò)電壓，這種過(guò)電壓稱(chēng)為內(nèi)部過(guò)電壓。操作過(guò)電壓即電磁暫態(tài)過(guò)程中的過(guò)電壓；一般持續(xù)時(shí)間在0.ls（五個(gè)工頻周波）以內(nèi)的過(guò)電壓稱(chēng)為操作過(guò)電壓。暫時(shí)過(guò)電壓包括工頻電壓升高及諧振過(guò)電壓；持續(xù)時(shí)間比操作過(guò)電壓長(zhǎng)。由于引起內(nèi)部過(guò)電壓的電磁能量來(lái)自電力系統(tǒng)內(nèi)部，其幅值與額定電壓成正比，工程上內(nèi)部過(guò)電壓的大小用內(nèi)部過(guò)電壓倍數(shù)kn表示最高運(yùn)行相電壓幅值＝內(nèi)部過(guò)電壓工頻電壓升高諧振過(guò)電壓空載長(zhǎng)線容升效應(yīng)不對(duì)稱(chēng)短路甩負(fù)荷操作過(guò)電壓切、合空載長(zhǎng)線過(guò)電壓切空載變壓器過(guò)電壓弧光接地過(guò)電壓暫時(shí)過(guò)電壓線性諧振非線性諧振參數(shù)諧振斷路器單相接地電力系統(tǒng)中的工頻過(guò)電壓工頻電壓升高對(duì)系統(tǒng)中正常運(yùn)行的電氣設(shè)備一般沒(méi)有危險(xiǎn)，但在超高壓遠(yuǎn)距離輸電確定絕緣水平時(shí)，起著主要的作用

1）工頻電壓升高再疊加操作過(guò)電壓過(guò)電壓幅值高

2）影響避雷器的最大允許工作電壓滅弧電壓>最高工頻電壓

3）持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)絕緣及運(yùn)行性能有重大影響游離、老化、污閃、干擾等我國(guó)500kV電網(wǎng):要求母線的暫態(tài)工頻電壓升高不超過(guò)工頻電壓的1.3倍（420kV），線路不超過(guò)1.4倍（444kV），空載變壓器允許1.3倍工頻電壓持續(xù)1min7.1空載長(zhǎng)線路的電容效應(yīng)由于電感與電容上壓降反相,且線路的容抗遠(yuǎn)大于感抗，使U2＞U1，而造成線路末端的電壓高于首端的電壓。忽略r的作用在數(shù)值上

γ輸電線路的傳播系數(shù)，α為相位移系數(shù)，β為衰減系數(shù)，Zc為線路特性阻抗（波阻抗）；忽略線路損耗

在輸電線路上，電壓與電流以波的形式傳播，行波的相位相差為2π的兩點(diǎn)間的距離稱(chēng)為波長(zhǎng)。

一條輸電線路的電氣長(zhǎng)度，常用它的實(shí)際幾何長(zhǎng)度同波長(zhǎng)之比來(lái)衡量。線路的長(zhǎng)度為，則它對(duì)于波長(zhǎng)的相對(duì)長(zhǎng)度為

長(zhǎng)線路的入口阻抗

當(dāng)線路末端短路時(shí)，即XL=0當(dāng)線路末端開(kāi)路時(shí)，即XL→∞輸電線路的參數(shù)空載長(zhǎng)線路的沿線電壓分布

空載線路，l=1500km時(shí)，U2→∞，1/4波長(zhǎng)諧振考慮電源漏抗Xs電源漏抗的存在猶如增加了線路長(zhǎng)度，加劇了空載長(zhǎng)線路末端的電壓升高。在單電源供電系統(tǒng)中，應(yīng)以最小運(yùn)行方式的XS為依據(jù)，估算最嚴(yán)重的工頻電壓升高。對(duì)于兩端供電的長(zhǎng)線路系統(tǒng)，進(jìn)行斷路器操作時(shí)，應(yīng)遵循一定的操作程序：線路合閘時(shí)，先合電源容量較大的一側(cè)，后合電源容量較小的一側(cè)；線路切除時(shí)，先切容量較小的一側(cè)，后切容量較大的一側(cè)。這樣操作能降低電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高。并聯(lián)電抗器的均壓作用

線路末端接有并聯(lián)電抗器時(shí)，線路末端電壓U2將隨電抗器的容量增大（XL減?。┒陆怠＿@是因?yàn)椴⒙?lián)電抗器的電感能補(bǔ)償線路的對(duì)地電容，減小流經(jīng)線路的電容電流，削弱了電容效應(yīng)?？蛰d線路末端接并聯(lián)電抗器后，沿線電壓分布

沿線電壓最大值應(yīng)出現(xiàn)在=β處，線路最高電壓為在超高壓輸電系統(tǒng)中，常用并聯(lián)電抗器限制工頻電壓升高。并聯(lián)電抗器可以接在長(zhǎng)線路的末端，也可接在線路的首端和輸電線的中部。線路上接有并聯(lián)電抗器后，沿線電壓分布將隨電抗器的位置不同而各異。并聯(lián)電抗器的作用不僅是限制工頻電壓升高，還涉及系統(tǒng)穩(wěn)定、無(wú)功平衡、潛供電流、調(diào)相調(diào)壓、自勵(lì)磁及非全相狀態(tài)下的諧振等方面。7.2不對(duì)稱(chēng)接地引起的工頻過(guò)電壓

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相或兩相不對(duì)稱(chēng)對(duì)地短路故障時(shí)，短路引起的零序電流會(huì)使健全相上出現(xiàn)工頻電壓升高，其中單相接地時(shí)非故障相的電壓可達(dá)較高的數(shù)值，若同時(shí)發(fā)生健全相的避雷器動(dòng)作，則要求避雷器能在較高的工頻電壓作用下熄滅工頻續(xù)流。單相接地時(shí)工頻電壓升高值是確定避雷器滅弧電壓的依據(jù)。在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，可以采用對(duì)稱(chēng)分量法，利用復(fù)合序網(wǎng)進(jìn)行分析計(jì)算非故障相的電壓升高。

A相發(fā)生接地，故障點(diǎn)的邊界條件為

α：接地系數(shù)，說(shuō)明單相接地故障時(shí)，健全相的對(duì)地最高工頻電壓有效值與故障前故障相對(duì)地電壓有效值之比。忽略序阻抗中的電阻分量

中性點(diǎn)絕緣的系統(tǒng)：X0

主要由線路容抗決定，為負(fù)值。單相接地時(shí)，健全相電壓升高約為線電壓的1.1倍（K=-20）。選擇避雷器滅弧電壓時(shí)，取110%的線電壓（110%避雷器）。

中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)：在過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，X0

為很大的正值；欠補(bǔ)償運(yùn)行時(shí)，X0為很大的負(fù)值。單相接地時(shí)健全相電壓接近線電壓。選擇避雷器滅弧電壓時(shí)，取100%的線電壓（100%避雷器）。

對(duì)中性點(diǎn)直接接地的110~220kV系統(tǒng)：X0

為不大的正值，一般X0/X1≤3，健全相上電壓升高不大于1.4倍相電壓，約為80%的線電壓（80%避雷器）。高電壓工程基礎(chǔ)當(dāng)甩負(fù)荷后，發(fā)電機(jī)中通過(guò)激磁繞組的磁通來(lái)不及變化，與其相應(yīng)的電源電勢(shì)E’d

不變。原來(lái)負(fù)荷的電感電流對(duì)主磁通的去磁效應(yīng)突然消失，而空載線路的電容電流對(duì)主磁通起助磁作用，使E’d上升。因此加劇了工頻電壓的升高。其次，從機(jī)械過(guò)程來(lái)看，發(fā)電機(jī)突然甩掉一部分有功負(fù)荷，而原動(dòng)機(jī)的調(diào)速器有一定慣性，在短時(shí)間內(nèi)輸入給原動(dòng)機(jī)的功率來(lái)不及減少，主軸上有多余功率，這將使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加。轉(zhuǎn)速增加時(shí)，電源頻率上升，不但發(fā)電機(jī)的電勢(shì)隨轉(zhuǎn)速的增加而增加，而且加劇了線路的電容效應(yīng)。高電壓工程基礎(chǔ)

7.3甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高工頻電壓升高的限制措施目前我國(guó)規(guī)定：330kV，500kV，750kV系統(tǒng)，母線上的暫態(tài)工頻過(guò)電壓升高不超過(guò)最高工作相電壓的1.3倍，線路不超過(guò)1.4倍。利用并聯(lián)電抗器補(bǔ)償空載線路的電容效應(yīng)高電壓工程基礎(chǔ)不考慮電源感抗末端接入電抗器考慮電源感抗線路的電容電流流過(guò)電源感抗也會(huì)造成電壓升，同樣會(huì)增加電容效應(yīng)，猶如增加了導(dǎo)線的長(zhǎng)度一樣。顯然，電源容量越小，電容效應(yīng)越嚴(yán)重。在線路末端接入電抗器，相當(dāng)于減小了線路長(zhǎng)度，因而降低了電壓傳遞系數(shù)，可以降低線路的末端電壓。電抗器可以安裝在線路的末端、首端、中間，其補(bǔ)償度及安裝位置的選擇，必須綜合考慮實(shí)際系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)、可能出現(xiàn)的運(yùn)行方式及故障形式等因素，然后確定合理的方案。高電壓工程基礎(chǔ)利用靜止補(bǔ)償器補(bǔ)償限制工頻過(guò)電壓可控硅開(kāi)關(guān)投切電容器組可控硅相角控制的電抗器組

SVC具有時(shí)間響應(yīng)快、維護(hù)簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)系統(tǒng)由于某種原因發(fā)生工頻電壓升高時(shí)，TSC斷開(kāi)，TCR導(dǎo)通，吸收無(wú)功功率，從而降低工頻過(guò)電壓。根據(jù)需要，可改變TCR，TSC的導(dǎo)通相角，達(dá)到調(diào)節(jié)系統(tǒng)無(wú)功功率，控制系統(tǒng)電壓，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。高電壓工程基礎(chǔ)采用良導(dǎo)體地線降低輸電線路的零序阻抗

故障點(diǎn)健全相電壓的升高，主要決定于由故障點(diǎn)看進(jìn)去的零序阻抗X0

與正序阻抗X1

的比值。X0

，X1

既包含集中參數(shù)的電機(jī)的暫態(tài)電抗、變壓器的漏抗，