12操作过电压防护00

12操作过电压及其防护电力系统运行：正常操作故障操作过电压是指工频下交流电压均方根值升高，超过额定值的10%，并且持续时间大于1分钟的长时间电压变动现象；过电压的出现通常是负荷投切的结果，例如：切断某一大容量负荷或向电容器组增能。过电压操作过电压—内过电压雷电过电压---外过电压绝缘限压特定条件下出现的超过工作电压的异常电压升高属于电力系统中的一种电磁扰动现象。电工设备的绝缘长期耐受着工作电压，同时还承受一定幅度的过电压。研究过电压的起因，预测其幅值，并采取措施加以限制，是确定电力系统绝缘配合的前提，对于电工设备制造和电力系统运行都具有重要意义。电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压暂态过电压谐振过电压操作过电压暂态过电压：由于断路器操作或发生短路故障，使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压，又称工频电压升高。①空载长线电容效应，工频电源作用下，由于远距离空载长线路电容效应的积累，使沿线电压分布不等，末端电压最高。②不对称短路接地。三相输电线路a相短路接地故障时，b、c相上的电压升高；③甩负荷过电压，输电线路因发生故障而被迫突然甩掉负荷时，由于电源电动势尚未及时自动调节而引起的过电压。谐振过电压:电力系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的过电压。按起因分为：①线性谐振过电压②铁磁谐振过电压③参量谐振过电压当策动力频率和系统固有频率相等时，系统受迫振动的振幅最大--共振操作过电压(内过电压)电力系统运行中由于运行状态的突然变化，导致系统内电感和电容元件间电磁能的互相转换，引起振荡性的过渡过程，在某些设备或局部电网上出现过电压。（1）由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的衰减较快持续时间较短的过电压.（2）操作过电压:常见的有：①空载线路合闸和重合闸过电压。②切除空载线路过电压。③切断空载变压器过电压。④弧光接地过电压。重点讨论中性点直接接地系统常见操作过电压：合闸（重合闸）空载线路过电压（严重）切除空载线路过电压切除空载变压器过电压解列过电压不严重断路器改善中性点非直接接地系统过电压形式弧光接地过电压解列过电压谐振过电压12.1空载线路合闸过电压系统运行操作：合闸空载线路--正常合闸自动重合闸♀计划性合闸:运行需要正常合闸--线路起始电压为0；♀三相线路对称且同期合闸—按单相线路分析；♀用分布参数电路分析复杂—按集中参数电路简单分析。12.1.1正常空载线路合闸过电压线路用T型等值电路代替LTCT线路等值电感、电容Ls电源等值电感e(t)单相电源《电路分析基础》的重要性L=Ls+Lt/2电压峰值处合闸过电压最大，过渡过程振荡频率高于电源频率过电压产生的物理过程过渡过程振荡频率，超高压线路ω0低，低压线路ω0高最大改写ucEm稳态分量–Emcosω0t自由振荡分量过电压幅值=稳态值+振荡幅值=稳定值+（稳定值-起始值）=2×稳态值-起始值)cos1()(,00tEtutmc时合闸TLC10时0/tEmUc2maxtEEtummc0cos)(空载线路无残余电压，Ucmax=2Em实际线路中有衰减、有阻尼,UC(t)是衰减振荡波形考虑电源变化12.1.2重合闸过电压自动重合闸—线路发生故障后,由继电保护系统控制的合闸操作.（1）重合闸--当架空线路故障清除后，在短时间内闭合断路器，称为重合闸。（2）由于实际上大多数架空线路故障为瞬时或暂时性的，因此重合闸是运行中常采用的自恢复供电方法之一。单相短路故障中性点直接接地系统A相对地短路S2先跳闸，健全相B、C由S1看变成空载线路—有对地电容S1跳闸--B、C相有残余电压，0.5s后S2自动合闸，如B、C一相大最大值且极性相反则起始值=-Em过电压幅值=2稳态值-起始值2Em-(-Em)=3Em重合闸线路可能出现的过电压为3Em12.1.3空载线路合闸过电压的影响因素及限制措施①合闸相位:在较有利情况下合闸—需改进高压断路器机械特性，专门控制装置选择合闸相位；②线路损耗:线路电阻.过电压高时强烈电晕—消耗过渡过程能量，使过电压幅值降低；③线路上残压变化：自动重合闸过程中绝缘子泄漏电阻和阻尼振荡回路泄放残余电荷---降低线路上残压---降低过电压；④单相自动重合闸：三相合闸不同期—加大过电压，超高压采用单相自动重合闸.⑤后备保护措施：并联电阻断路器、磁吹阀避雷器、氧化锌避雷器。12.2切除空载线路过电压高压断路器低压断路器高压断路器(高压开关):变电所主要电力控制设备,具有灭弧特性。系统正常运行时,它能切断和接通线路及各种电气设备的空载和负载电流;系统发生故障时,它和继电保护配合,能迅速切断故障电流,以防止扩大事故范围.分类：油断路器、SF6断路器、真空断路器、压缩空气断路器切除空载线路----常见系统操作分闸初期—断路器触头间恢复电压上升速度超过绝缘介质恢复强度的上升速度—造成触头间电弧重燃，引起电磁振荡，造成过电压过电压产生的物理过程线路电压uc(t)=e(t)触头分离后t1，线路电荷无处泄放uc(t)保留为Em触头间电压ur(t)=e(t)-Em=Em(cosωt-1)单相集中参数简化等效电路工频每半周重燃一次，线路电压，线路达到很高数值，至触头绝缘足够高，不再重燃。电工技术学报过电压因素断路器灭弧性能--不重燃线路泄漏断路器性能改善--重合闸过电压成为绝缘水平决定因素重燃灭弧12.3切除空载变压器过电压断路器切空变、并联电抗器及电动机---系统常见操作断路器灭弧性能的改进抑制切空线过电压但灭弧能力强导致切空变过电压dil(t)/dt大引起变压器感应电压Ldil(t)/dt达到很高数值过电压产生的物理过程C小ic(t)≤iL(t)开路前i(t)≈iL(t)某时刻截流，LC回路失去与电源交换能量关系，电感中残留iL(0),电容中残留uc(0)初始能量1/2iL2(0)+uc2(0)能量在LC回路交换在iL(t)=ILm最大电流时截流最大预期电压Ucm=ILmZTL变压器励磁电感，C变压器等值对地电容截留造成过电压，也造成触头很大恢复电压—触头分开过程中发生重燃—多次复杂多次重燃过程中能量减少，限制了过电压幅值----重燃降低过电压重燃--切空变、切空线相反切空变过电压主要限制措施--阀型避雷器影响过电压的因素12.4操作过电压的限制措施12.4.1利用断路器并联电阻限制分合闸过电压分合闸造成过电压限制措施：断路器主触头并联大容量电阻，主触头外串联辅助触头①分合闸过程分成两个阶段---缩小每个阶段过渡过程的起始值与稳态值的差值—减小每一阶段过电压；②大电阻阻尼加速振荡过程衰减—抑制分合闸过电压。（1）利用并联电阻限制合空线过电压合闸过程：S2合闸-R串入LC回路—1.5-2个工频周期后S1合闸-R短接；两个阶段—过渡过程振荡分量幅值减小，电阻阻尼-振荡过程衰减加快。电阻因素：①并联电阻接入时间：10-15ms②阻值的影响阻值对合闸过电压的影响1阶段过电压幅值随R增大减小2阶段过电压幅值随R增大增大交点R≈0.5-2.0Z最佳Z=400Ω线路波阻抗R取200-800Ω（1）利用并联电阻限制切空线过电压分闸过程：S1先断开—R接入—1.5-2周期后S2开。电阻限制过电压的作用：①降低触头间恢复电压，减小重燃机会②本身降低重燃后过电压。切空线、合空线电阻不同过电压原因断路器触头重燃12.4.2利用避雷器限制操作过电压传统：避雷器限制雷电过电压性能改进，发展---限制操作过电压成为可能巴丹吉林沙漠12.5绝缘配合的基本概念与基本方法绝缘水平绝缘配合12.5.1绝缘配合的原则电力系统--限制过电压、提高绝缘水平电压等级提高—设备绝缘比重加大---提高困难、经济不可取绝缘配合：电力系统中用以确定输电线路和电工设备绝缘水平的原则、方法和规定。研究绝缘配合的目的综合考虑电工设施可能承受的作用电压，过压防护装置的效用，以及设备的绝缘材料和绝缘结构对各种作用电压的耐受特性等因素，并且考虑经济上的合理性以确定输电线路和电工设备的绝缘水平。12.5.2绝缘配合的基本方法①惯用法②统计法③简化统计法12.5.3架空输电线路绝缘水平的确定确定绝缘子片数和绝缘空气间隙—自恢复性绝缘绝缘子片数选择要求：工作电压下不发生雾闪（污闪）操作过电压下不发生雨闪具有一定冲击耐受强度具有一定耐雷水平空气间隙确定原则：考虑导线受风吹摇摆而使绝缘子串发生风偏的情况。祝同学们好运！！