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第九章 内部过电压 内部过电压 在电力系统中，由于断路器操作、故障或其他原因，使系统参数发生变化，引起系统内部电磁能量的振荡转化或传递从而造成的电压升高，称为电力系统的内部过电压。 内部过电压的产生根源在电力系统内部，其大小由系统参数决定。 电力系统内部过电压 电力系统内部过电压 电力系统内部过电压 操作过电压 电力系统中的电容、电感元件均为储能元件。当系统操作或故障使其工作状态发生变化时，将产生电磁能量振荡的过渡过程。在设备上将会产生数倍于电源电压的过渡过程过电压。它是高频振荡、强阻尼、在几毫秒至几十毫秒后衰减消失的过电压。 电力系统常见操作过电压种类 一、切除空载线路过电压（中性点直接接地系统） 二、合空载线路过电压（中性点直接接地系统） 三、切除空载变压器过电压（中性点直接接地系统） 四、电弧接地过电压（中性点不直接接地系统） 在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型： 6～10kV，35～60kV：电弧接地过电压 110～220kV：切空载变压器，切除空载线路过电压 330～500kV：合空载线路过电压 切除空载线路等值电路 过电压产生的根本原因：断路器的电弧重燃 断路器的灭弧能力越差，重燃几率越大，过电压幅值越高。 限制过电压的措施： 提高断路器的灭弧性能，减少或避免电弧重燃； 采用不重燃断路器 加装并联分闸电阻 （先打开主触头K1,1.5~2周期后再将辅助触头K2打开，完成整个拉闸动作）降低触头间的恢复电压、避免重燃。 利用避雷器来保护 ZnO或磁吹避雷器安装在线路首端和末端，能有效地限制这种过电压的幅值。 1、计划性合闸过电压 非短路相在Em或－Em峰值处熄弧（负载为空载线路） 重合闸在0.5s后进行，当电源极性与线路残余电压相 反时，最大振荡电压为3 Em。 影响过电压产生的主要因素： 合闸相位 如果合闸不是在电源电压接近幅值 时发生，出现的合闸过电压自然就较低了。 线路损耗 线路损耗能减弱振荡，从而降低过电压。 线路残余电压的变化： 在自动重合闸之前，大约有0.5s的间歇期，导线上的残余电荷在这段时间内会泄放掉一部分，从而使线路残余电压下降，因而有助于降低重合闸过电压的幅值 限制过电压的措施： 在断路器中加装并联合闸电阻(对自由分量起阻尼作用降低过电压幅值）； 采用同步合闸； 消除和削弱线路残余电压(电磁式电压互感器) 装设避雷器。(安装在线路首端和末端的氧化锌或磁吹避雷器) 过电压产生的原因 截流现象：流过电感的电流在到达自然零点前被断路器强行切断，使得储存在电感中的磁场能量被强迫转化为电场能，导致电压的升高。 切空变容易发生截流现象。 切断100A以上的交流电流时，电弧通常都是在工频电流自然过零时熄灭的；但当被切断的电流较小时（空载变压器的激磁电流很小，一般只是额定电流的0.5％～5％，约数安到数十安），电弧提前熄灭，亦即电流会在过零之前就被强行切断。 切除空载变压器等值电路及波形图 影响因素： 断路器的性能(灭弧能力越强，切断电流能力越强，过电压越高)； 变压器的参数(电感越大，电容越小，过电压越高)。 通常过电压倍数为2～3，有10%可超过3.5，极少数可达4.5 ～5. 限制措施： 变压器侧加装阀式避雷器。 从变压器入手，减小变压器的特性阻抗。使CT 增大或电感LT减小。 电弧接地过电压主要发生在中性点不接地的电网中系统出现单相接地故障时。 接地点产生接地电弧，并在其中流过非故障相的电流，这种电容电流在6～10kV系统(30A)、35～60kV系统(10A)中难以自行熄灭。由于电弧不稳定(间歇性电弧)，引起系统强烈的电磁振荡过程，产生电弧接地过电压。 故障点电流与电弧的关系 若系统较小，线路不长，线路对地电容电流小，流过故障点的电流也小，许多暂时性的单相电弧接地故障(如雷击等)，故障过后电弧可以自动熄灭。 随着系统的发展和电压等级的提高，单相接地故障电流成比例地增加。 接地点产生接地电弧，并在其中流过非故障相的电流，这种电容电流在6～10kV系统(30A)、35～60kV系统(10A)中难以自行熄灭。由于电弧不稳定(间歇性电弧)，引起系统强烈的电磁振荡过程，产生电弧接地过电压。 影响过电压的因素 电弧熄灭与重燃的相位 系统的相关参数 相间电容、线路损耗 中性点接地方式 消弧线圈及其对电弧接地过电压的限制作用（1） 消弧线圈及其对电弧接地过电压的限制作用（2） 7.7 谐振过电压 谐振是指振荡回路中某一自由振荡频率等于外加强迫频率的一种稳态或准稳态现象。在这种周期性或准周期性的运行状态中，发生谐振的谐波幅值会急剧上升。 (一) 线性谐振过电压 电路中的电感L与电容C、电阻R一样，