1、內(nèi)部過電壓的發(fā)生源是電力系統(tǒng)內(nèi)部，通常是通過系統(tǒng)內(nèi)部的電磁能量的積蓄和變換來產(chǎn)生的。 第九章內(nèi)部過電壓、分類圖解如下：商用頻率電壓上升，雖然其大小不大，但其本身不會對絕緣造成威脅，而其他內(nèi)部過電壓則是在此基礎(chǔ)上發(fā)展的，所以還是有必要加以限制和降低。 操作過電壓應(yīng)理解為“電網(wǎng)殘奧表突變”，這種過電壓的幅度很大，可以采用限壓保護(hù)裝置和其他技術(shù)措施加以限制。 諧振過電壓的持續(xù)時間長，傳統(tǒng)的限壓保護(hù)裝置的通流能力和熱容量有限，無法保護(hù)諧振過電壓。 一般來說，在選擇電力系統(tǒng)的絕緣電平時，要求能夠可靠地承受可能發(fā)生各種絕緣的諧振過電壓的作用，特別是不設(shè)置限壓保護(hù)措施。 分析內(nèi)部過電壓的發(fā)展過程，既可以采用

2、分布?xì)垔W儀表等值電路和行波理論，也可以采用集中殘奧儀表等值電路過渡修正計算的方法。 內(nèi)部過電壓的能量來自電網(wǎng)本身，其振幅的大小與電網(wǎng)的工作電壓有一定的比例關(guān)系，用工作電壓的倍數(shù)表示。 其標(biāo)準(zhǔn)值取常規(guī)電網(wǎng)最大工作相電壓振幅、Un系統(tǒng)額定電壓有效值、kV k容許電壓偏移系數(shù)，第一節(jié)是切斷空載線路過電壓、發(fā)展過程、影響因素和降壓措施、空載線路切除時引起的操作過電壓振幅大、持續(xù)時間長、根據(jù)操作過電壓選擇絕緣電平的重要因素另一方面，利用發(fā)展過程、分布?xì)垔W儀表等值電路和行波理論進(jìn)行分析，將被切除的空載線路的長度設(shè)定為：波阻抗為z，電源容量充分大，動作相電壓為u的振幅。如圖9-1(a )所示，當(dāng)斷路器QF閉

3、合時，流過的電流成為空載線的充電(電容器)電流，如圖9-1(b )所示，從電壓u前進(jìn)90度。 斷路器在任何瞬間拉閘時，其觸頭之間的電弧總是不會消失到電流過零點附近。 此時，電源電壓正好在大值附近，接觸器之間的電弧消失后，線路對地電容器上殘留一定的殘留電荷。 如果忽略泄漏，導(dǎo)線對地電壓就保持在電源電壓的大小。 切斷空線時沿電壓線的分布如圖9-2所示。 二、影響因素和降壓措施、影響過電壓最大值的因素：1)中性點接地方式2 )斷路器的性能3 )母線上的線數(shù)4 )斷路器外側(cè)是否連接電磁式變壓器，切空線過電壓對220kV以下的高電壓線路的絕緣電平的選擇有重要影響，該操作過電壓的消除或降低措施如下(3)利

4、用避雷器保護(hù)ZnO或磁吹避雷器安裝在線路始端和終端，可有效地限制該過電壓的振幅。 小結(jié)采用分布?xì)垔W儀表等值電路和行波理論分析了截斷空載線路過電壓的發(fā)展機制。 空間線路過電壓對選擇220kV以下的高壓線路絕緣電平有重要影響，采取消除或降低該操作過電壓的措施具有重大技術(shù)、經(jīng)濟意義。 主要對策為：1)采用不再燃斷路器；2 )安裝并聯(lián)制動電阻；3 )用避雷器保護(hù)。 第二節(jié)空載線路接通過電壓、發(fā)展過程影響因素和限制措施、接通過電壓在超高壓系統(tǒng)的絕緣合作中，上升成為主要矛盾，成為選擇超高壓系統(tǒng)絕緣水平的決定性因素。 空荷線的投入有正常投入和自動重新投入兩種情況。 此時產(chǎn)生的操作過電壓稱為合空線過電壓或接通

5、過電壓，重接通過電壓是接通過電壓中最嚴(yán)重的一種。 一、發(fā)展過程采用集中殘奧儀表等值電路過渡修正計算的方法進(jìn)行分析。 如果正常接通時斷路器的三相完全同步動作，則對每個單相電路進(jìn)行分相研究，可以得到圖9-6(a )所示的等值電路。在進(jìn)行定性分析時，也可以忽略電源接通線的電阻的作用，可以進(jìn)一步簡化為圖9-6(b )所示的簡單的振蕩電路。 考慮最不利的狀況，即電源電壓正好通過振幅時接通圖9-6(b )的電路方程式。 振蕩電路的自激振蕩角頻率a、b積分常數(shù)有時達(dá)到最大值，即：實際上，電路有電阻和能量損失，振蕩衰減，通常用衰減系數(shù)表示。 其波形如下圖所示，最大值稍微變小，電源電壓不是直流電壓而是商用交流電

6、壓，此時的公式如下圖所示，如果在分布?xì)垔W儀表等值電路中的波的過程中進(jìn)行處理，即使接通電源電壓也會在振幅相等的瞬間發(fā)生，如果忽略電阻和能量損失， 沿線傳播到末端的電壓波采用開路端的單相自動重新接通，僅切除故障相，健全相不脫離電源電壓，故障相重新接通時，由于該相導(dǎo)線中不存在殘馀電荷和初始電壓，不會出現(xiàn)高振幅的重新接通過電壓。 二、影響因素和降壓措施，以上接通過電壓的分析也考慮到最嚴(yán)重的條件、最不利的情況。 實際出現(xiàn)的過電壓振幅受到一系列因素的影響。 最重要的是，1 )如果接通相位在電源電壓接近振幅時不發(fā)生，則出現(xiàn)的接通過電壓自然降低。 2 )線路損耗的線路損耗會減弱振蕩，降低過電壓。 3 )線路殘

7、馀電壓的變化、接通過電壓的限制、降低措施主要有： (1)設(shè)置并聯(lián)接通電阻(2)同電位接通(3)用避雷器保護(hù)，在小結(jié)、正常接通時、最不利的情況下，電源電壓正好通過振幅時接通，沿線向末端的電壓波傳播的自動再接通時，線路上有一定的殘馀電荷和初始電接通過電壓中，以三相重接通時最嚴(yán)重，其過電壓理論振幅可以達(dá)到。 影響過電壓振幅的主要原因是接通相位、線路損耗、線路殘馀電壓的變化。 限制、降低接通過電壓的措施主要是并聯(lián)接通電阻的安裝、同電位接通、避雷器的保護(hù)。第三節(jié)切除無負(fù)載變壓器過電壓，發(fā)展過程的影響因素和限制措施，產(chǎn)生這種過電壓的原因是電感中流動的電流在達(dá)到自然零值之前被斷路器強制切斷，將電感中儲存的磁

8、場能量轉(zhuǎn)換為電場能量導(dǎo)致電壓上升。 空載變壓器在正常運行時表現(xiàn)為勵磁電感。 切除無負(fù)載變壓器是切斷小容量的感應(yīng)負(fù)載，變壓器和斷路器會產(chǎn)生高過電壓。 并聯(lián)電抗器、電弧阻擋等電感元件開關(guān)時，會發(fā)生同樣的過電壓。 一、發(fā)展過程、實驗研究表明，切斷100A以上的交流電流時，開關(guān)觸頭間的電弧通常在商用電流自然過零時熄滅，而切斷的電流小時(無負(fù)載變壓器的勵磁電流小，通常為額定電流的0.55、幾十安培左右)，電弧提前熄滅。 實驗研究表明，切斷100A以上的交流電流時，開關(guān)觸頭間的電弧通常在商用電流自然過零時熄滅，而切斷的電流小時(無負(fù)載變壓器的勵磁電流小，通常為額定電流的0.55，幾十安培左右)，電弧提前熄

9、滅。 該過電壓的發(fā)展過程可以用圖9-10所示的簡化等值電路來說明。 圖中是變壓器的勵磁電感，是變壓器繞組及連接線的對地電容。 如果電流在自然過零時被切斷，電容和電感上的電壓正好等于電源電壓u的振幅。在被切斷的情況下，可知電容器上的電荷通過電感振蕩放電，逐漸衰減至零(由于存在鐵心損耗和電阻損耗)，這樣的制動器不會引起大的過電壓。 然后，在由、構(gòu)成的振蕩電路中發(fā)生電磁振蕩，在某一瞬間，所有電磁能量成為電場能量，此時在電容器中出現(xiàn)最大電壓，切斷現(xiàn)象在通常電流曲線的降低部分發(fā)生，在設(shè)為正值的話，與之相應(yīng)地成為負(fù)值。 如果在開關(guān)中突然滅弧，則中的電流不能急劇變化，繼續(xù)充電，使電容的電壓從“”向更大的負(fù)方

10、向增大(如圖9-11所示)。 以上介紹了理想化的無負(fù)載變壓器過電壓切除的發(fā)展過程，但實際過程容易變得復(fù)雜，斷路器接點之間會產(chǎn)生多次電弧再燃，此時電弧再燃使電感中的儲能越來越小，減小過電壓振幅。 二、影響因素和限制措施、主要影響因素： (一)斷路器性能消弧能力越強的斷路器，其對應(yīng)的斷路過電壓最大值越大。 (二)變壓器特性優(yōu)質(zhì)導(dǎo)磁材料的應(yīng)用日益廣泛，變壓器勵磁電流減少的許多變壓器繞組采取糾纏法及增加靜電屏蔽等措施，降低了過電壓。 小結(jié)，如果切斷100A以上的交流電流，則開關(guān)觸頭間的電弧通常在商用電流自然過零時熄滅，但是，如果切斷的電流小，則電弧大多會提前消失，即在電流過零之前強制切斷(切斷現(xiàn)象)。

11、 電容器中出現(xiàn)的最大電壓影響空載變壓器過電壓切除的主要原因是斷路器性能和變壓器特性。 第四節(jié)斷續(xù)電弧接地過電壓、發(fā)展過程防護(hù)措施、中性點非接地電網(wǎng)中的單相接地電流(容量電流)大，接地電弧不能自滅，以斷續(xù)電弧的形式存在，另一個嚴(yán)重的操作過電壓發(fā)生斷續(xù)電弧接地過電壓，一、發(fā)展過程、 該過電壓的發(fā)展過程和振幅的大小都存在著滅火的2種滅弧時間：電弧在過渡中的高頻振蕩電流過零時能夠熄滅的電弧在商用電流過零之前不能熄滅。 以下，在商用電流超過零時消弧的狀況下說明該過電壓的發(fā)展機理2 )各相的導(dǎo)線的對地電容器全部相等，即C1=C2=C3=C。 得到如圖9-12(a )所示的等效電路。 流過C2和C3的電流和

12、分別比和前進(jìn)90，其大小因相位不同60，故障點的電流振幅為，由此可知，1 )故障點中流過的電流為線路對地電容引起的電容電流2 )故障電流的大小與電網(wǎng)額定電壓和線路全長成比例用商用電流過零時消弧理論進(jìn)行的分析結(jié)論是：1)兩健全相的最大過電壓倍數(shù)為3.5；2 )故障相不存在振蕩過程，最大過電壓倍數(shù)等于2.0。 長期以來，許多實驗研究表明，故障點電弧在商用電流過零時和高頻電流過零時都可以熄滅。 一般來說，大氣中產(chǎn)生的開放性電弧在商用電流過零之前大多不熄滅，而在強脫電離條件下，電弧在高頻電流過零時大多熄滅。 電弧的燃燒和熄滅受到發(fā)弧部位周圍介質(zhì)和大氣條件等的影響，具有較強的隨機性質(zhì)，因此過電壓值具有統(tǒng)

13、一性質(zhì)。 二、防護(hù)措施，應(yīng)對該過電壓的最根本的防護(hù)方法是防止斷續(xù)電弧出現(xiàn)，通過改變中性點接地方式實現(xiàn)。 采用中性點有效接地方式，此時單相接地引起大的單相短路電流，斷路器立即跳閘，切斷故障，休息一段時間，熄滅故障點電弧后自動重疊。如果成功，可以立即重新開始輸電；如果不成功，斷路器會再次跳閘，不會發(fā)生斷續(xù)電弧現(xiàn)象。 (2)采用中性點通過消弧圈接地的方式，采用中性點有效地接地的方式能夠解決斷續(xù)電弧的問題，但是每次發(fā)生單相接地時都會引起斷路器的跳閘，大幅降低供電可靠性。 如果單相接地中流過的故障點的容量電流不大，則無法維持?jǐn)嗬m(xù)電弧的長期存在，因此，如果中性點能夠采用接地方式的電網(wǎng)的容量電流達(dá)到一定值，

14、則單相接地點的電弧難以消失，需要安裝消弧線圈以進(jìn)行補償，能夠避免斷續(xù)電弧的產(chǎn)生、關(guān)于消弧圈的應(yīng)用，中國的標(biāo)準(zhǔn)如下：(對于35kV和66kV系統(tǒng)，例如單相接地電容器電流不超過10A，中性點可以采用非接地方式如果超過上述容許值(10A )，則應(yīng)采用通過消弧圈接地的方式(2) 對于不直接連接發(fā)電機的310kV系統(tǒng)，容許值如下：鋼筋混凝土或金屬桿塔架空線路構(gòu)成者： 10A非鋼筋混凝土或非金屬桿塔架空線路構(gòu)成者：3kV、6kV30A； 由10kV20A電纜線路構(gòu)成者： 30A、(3)對于與發(fā)電機直接連接的320kV系統(tǒng)，只要不超過表9-2所示的容許值，中性點超過可采用非接地方式的容許值時，請采用通過滅弧

15、圈接地的方式。 消弧圈是分段鐵心、電感可調(diào)電抗器，連接在電網(wǎng)中性點和大地之間。 全補償時的電感值，消弧線圈的運行主要是調(diào)整調(diào)諧值。 選擇消弧線圈的調(diào)諧值(即l值)時，應(yīng)滿足以下要求： (1)單相接地時流經(jīng)故障點的殘流能可靠自動消??；(2)電網(wǎng)正常運行發(fā)生故障時，中性點位移電壓不應(yīng)上升至威脅絕緣的程度。 實際上，這兩個要求是相互矛盾的，所以我們只能采用折衷方案來同時滿足兩個要求。 一般來說，小結(jié)在大氣中產(chǎn)生的開放性電弧在商用電流過零之前不熄滅，而在強脫電離條件下，電弧在高頻電流過零時常熄滅。 電弧的燃燒和熄滅受到發(fā)弧部位周圍介質(zhì)和大氣條件等的影響，具有較強的隨機性質(zhì)，因此過電壓值具有統(tǒng)一性質(zhì)。

16、作為針對斷續(xù)電弧接地過電壓的防護(hù)對策，采用中性點有效接地方式和中性點消弧線圈接地方式。 第五節(jié)關(guān)于操作過電壓的一些綜合概念和結(jié)論，可以通過前面4種常見的典型操作過電壓及其防護(hù)措施的分析和介紹，得出以下關(guān)于操作過電壓的綜合概念和結(jié)論。 1、電力系統(tǒng)中各種操作過電壓的產(chǎn)生原因和發(fā)展過程不同，影響因素很多，其根源是電力系統(tǒng)內(nèi)部儲存的電磁能的交換和振動。 其振幅和波形與電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和殘奧儀表、中性點接地方式、斷路器的性能、運行線路和操作方式、壓力限制保護(hù)裝置的性能等多種因素有關(guān)。 2、操作過電壓具有多種波形和持續(xù)時間，長持續(xù)時間對應(yīng)于線路長的情況。 2個典型的波形：在商用頻率電壓成分上疊加高頻衰減性振蕩

17、波。 在工頻電壓成分上疊加非周期性沖擊波，后者的波前時間為0.10.5ms，半峰值時間約為34ms。 3、斷路器內(nèi)安裝并聯(lián)電阻是降低多種操作過電壓的有效措施，但由于操作過電壓的不同，對并聯(lián)電阻的電阻值提出了不同的要求。 220kV以下的電網(wǎng)通常有采用以限制空間線過電壓為主的中值電阻的傾向，而500kV的電網(wǎng)則有以限制合空線過電壓為主的低值電阻的傾向。 采用現(xiàn)代ZnO避雷器時，是否還需要安裝并聯(lián)接通電阻，可由管理決定。 4、操作過電壓的振幅受到許多因素的影響，具有顯著的統(tǒng)一性質(zhì)。使用避雷器不限制操作過電壓振幅而通過操作過電壓進(jìn)行絕緣嵌合時，可采用表9-3所示的修正倍數(shù)。 5、對于用于保護(hù)操作過電壓的避雷器，有以下特殊要求：有間隙的避雷器的火花間