电力系统过电压及保护

1主讲：王永强（副教授）2第二篇电力系统过电压及保护•电力系统中的各种绝缘在运行中除了受长期工作电压的作用外，还会受到各种比工作电压高得多的过电压的短时作用。•所谓过电压就是指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位升高。3过电压的分类工频电压升高暂时过电压内部过电压谐振过电压操作过电压电力系统过电压直接雷过电压雷电过电压感应雷过电压4第七章线路和绕组中的波过程§7-1：无损耗单导线线路中的波过程§7-2：行波的折射和反射§7-3：行波通过串联电感和并联电容§7-4：行波的多次折、反射§7-6：冲击电晕对线路波过程的影响§7-9：绕组中的波过程§7-11：冲击电压在绕组间的传递一、波过程的物理概念§7-1：无损耗单导线线路中的波过程6名称纵切面图横截面图单导体传输线多导体传输线同轴电缆微带传输线波导管光纤1传输线的概念72波传播的基本过程描述电源向电容充电，在导线周围建立起电场，靠近电源的电容立即充电，并向相邻的电容放电由于电感作用，较远处电容要间隔一段时间才能充上一定的电荷，电压波以某速度沿线路传播随着线路电容的充放电，将有电流流过导线的电感，在导线周围建立起磁场。电流波以同样速度沿x方向流动83为什么研究波传播的基本过程一般单条架空线路的长度在几百公里以内。工频时：一个周期为20mS，在架空线上波传播距离6000km。雷电冲击：上升沿1.2μS，在架空线上波传播距离300m。可见在频率较高的情况下，不得不考虑波的传播速度。二、波沿无损单导线传播的基本规律10单根无损线tuCxitiLxu00dxxiitudxCidxxuutidxLu0011采用拉氏变换求解得：单根无损线)(1)()(1)()()()()(vxtuzvxtivxtuzvxtixtixtiixtuxtuuffqqfqfqffqqfqfqziuziuiiiuuu简化表示为式中：001CLv为波速，00CLz为波阻抗。00C和L分别是单位长度线路的电感和对地电容。12思考：一条10km的线路，已知单位长度的电感为L0，对地电容为C0。问这条线路上波速为多少？线路波阻抗为多少？另外一条100km的同类型线路，单位长度的电感也为L0，对地电容也为C0。问这条线路上波速又为多少？线路波阻抗又为多少？13对于架空线：rhL2ln200rhC2ln200式中h为导线离地面的平均高度（m）,r为导线的半径（m），μ0、ε0分别为空气的磁导率和介电常数。因此：架空线中：v＝＝300000km/S00114单根无损线波过程特点波阻抗表示同一方向传播的电压波与电流波之间的比例大小不同方向的行波，Z前面有正负号Z只与单位长度的电感和电容有关，与线路长度无关既有前行波，又有反行波ZuuuuZiiuuiufqfqfqfq§7-2：行波的折射和反射16一、行波的折、反射规律17例1：线路末端开路物理解释：折射系数=2，反射系数=1能量角度解释：P2=0，全部能量反射回去，反射波到达后线路电流为零，磁场能量也为零，全部能量都储存在电场中。线路Z1末端开路，一无穷长直角波U1q沿Z1入侵，问波达A点后反射电压和折射电压。U1qAZ118例2：线路末端短路折射系数=0，反射系数=-1能量角度解释：因为线路末端接地短路，入射波到达末端后，全部能量反射回去成为磁场能量，电流增加1倍。线路Z1末端短路接地，一无穷长直角波U1q沿Z1入侵，问波达A点后反射电压和折射电压。U1qAZ119例3：线路末端接有负载电阻R=Z1折射系数=1，反射系数=0相当于线路末端接于另一波阻抗相同的线路，波到达末端后无反射线路Z1末端经R接地，已知R＝Z1，一无穷长直角波U1q沿Z1入侵，问波达A点后反射电压和折射电压。U1qARZ120例4：线路末端有分支线路Z1末端有分支，分支长度为无穷长，一无穷长直角波U1q沿Z1入侵，问波达A点后反射电压和折射电压。U1qAZ1Z1Z1折射系数=2/3，反射系数=－1/3相当于线路末端接一波阻抗为“两分支”并联的线路二、集中参数等值电路（彼德逊法则）22适用条件：1.入射波必须是沿分布参数线路传播而来。2.被入射线路(Z2)必须为无穷长或折射波尚未到达待求解点。23例5：线路末端开路线路Z1末端开路，一无穷长直角波U1q沿Z1入侵，问波达A点后反射电压和折射电压。U1qAZ124例6：线路末端短路线路Z1末端短路接地，一无穷长直角波U1q沿Z1入侵，问波达A点后反射电压和折射电压。U1qAZ125例7：线路末端有分支线路Z1末端有分支，分支长度为无穷长，一无穷长直角波U1q沿Z1入侵，问波达A点后反射电压和折射电压。U1qAZ1Z1Z1