第13章 操作过电压.ppt

* * 《高电压工程基础》 施围 邱毓昌 张乔根（西安交通大学）编著 刘青（西安科技大学）制作 高电压工程基础 13.1 中性点不接地系统电弧接地 引起的过电压 13.2 合闸空载线路引起的过电压 13.3 切除空载线路引起的过电压 13.4 切除空载变压器引起的过电压 13.5 GIS中的快速暂态过电压 第13章 操作过电压 高电压工程基础 13.1 中性点不接地系统电弧接地过电压 当中性点不接地系统中发生单相接地时，经过故障点将流过数值不大的接地电容电流。 随着电网的发展和电压等级的提高，单相接地电容电流随之增加，一般 6 ~ l0kV 电网的接地电流超过30A，35 ~ 60kV 电网的接地电流超过10A 时电弧便难以熄灭。 但这个电流还不至于大到形成稳定燃烧电弧，因此可能出现电弧时燃时灭的不稳定状态，引起电网运行状态的瞬时变化，导致电磁能量的强烈振荡，并在健全相和故障相上产生过电压，这就是间歇性电弧接地过电压。 过电压发展的物理过程 高电压工程基础 中性点不接地系统A相接地时的等值电路及相量图 UA ，UB ，UC：三相电源电压 C1，C2 ，C3：A，B，C三相导线的对地电容（三相对称C1 = C2 = C3 = C） 健全相升高至 线电压 高电压工程基础 A相单相短路接地 电弧熄灭 电弧熄灭 每隔半个工频周期依次发生熄弧和重燃，健全相的最大过电压为 3.5p.u.，故障相的最大过电压为 2.0 p.u.。 过电压产生原因： 当发生间歇性电弧接地时，健全相对地电压的起始值与稳态值不同，电容与电源电感产生振荡引起过电压。 高电压工程基础 限制过电压的措施 途径： 消除间歇性电弧 110kV 及以上电网大都采用中性点直接接地的运行方式（单相短路电流，断路器跳闸切除故障） 我国 35kV 及以下电压等级的配电网采用中性点经消弧线圈接地的运行方式（补偿电容电流） 消弧线圈的基本作用： ① 补偿流过故障点的短路电流，使电弧能自行熄灭，系统自行恢复到正常工作状态。 ② 降低故障相上的恢复电压上升的速度，减小电弧重燃的可能性。 高电压工程基础 13.2 合闸空载线路引起的过电压 产生过电压的物理过程 输电线T电路 电源频率 自振荡频率 严重！ 空载线路合闸时，产生过电压的根本原因：电容、电感的振荡，其振荡电压叠加在稳态电压上所致。 高电压工程基础 影响过电压的因素 （1）合闸相位 合闸相位是随机的，有一定的概率分布，与断路器合闸过程中的预击穿特性及断路器合闸速度有关。 （2）残余电荷 过电压的大小与线路上残余电荷数值和极性有关。 （3）断路器合闸的不同期 由于三相线路之间有耦合，先合相相当于在另外两相上产生残余电荷。 （4）回路损耗 实际输电线路中，能量损耗（电阻、电晕）会引起振荡分量的衰减。 （5）电容效应 合闸空载长线时，由于电容效应使线路稳态电压增高，导致了合闸过电压增高。 高电压工程基础 限制过电压的措施 （1）降低工频电压升高 目前超高压电网中采取的有效措施是装设并联电抗器和静止补偿装置（SVC），其主要作用是削弱电容效应。 （2）断路器装设并联电阻 第一阶段：带电阻 R 合闸，将 R 与辅助触头串联。由于 R 对振荡回路起阻尼作用，使过渡过程中的过电压降低。 第二阶段：大约经 8 ~ 15 ms，主触头闭合，将 R 短接，电源直接与线路相连。 主触头 辅助触头 高电压工程基础 （3）控制合闸相位 空载线路合闸过电压的大小与电源电压的合闸相位有关，可以通过电子装置来控制断路器的动作时间，以达到降低合闸过电压的目的。 （4）消除线路上的残余电荷 在线路侧接电磁式电压互感器，可在几个工频周波内，将全部残余电荷通过互感器泄放掉。 （5）装设避雷器 在线路首端和末端装设磁吹避雷器或金属氧化物避雷器，当出现较高的过电压时，避雷器应能可靠动作，将过电压限制在允许的范围内。 高电压工程基础 13.3 切除空载线路引起的过电压 我国在 35 ~220 kV 电网中，都曾因切除空载线路时过电压引起过多次故障。多年的运行经验证明：若使用的断路器的灭弧能力不够强，以致电弧在触头间重燃时，切除空载线路的过电压事故就比较多，因此，电弧重燃是产生这种过电压的根本原因。 产生过电压的物