电磁暂态分析过电压.pptx

江山 博士 Manitoba HVDC Research Centre Winnipeg, Manitoba，Canada support@;过电压分类 雷击过电压 内部过电压 （SOV，TOV） TRV 单相自动重合闸 系统频率扫描;过电压分类; 直击雷—雷电击中导体。 绕击（shielding failure）：雷电绕过地线击中带电导体。电流的幅值较小（8-12kA），但可能造成跳闸. 反击（back flashover）：雷电击中地线或杆塔。造成塔顶电位升高，绝缘子闪络，甚至击穿。电流的幅值较大（80-200kA）。 典型PSCAD应用：避雷器设计。 ; 检查避雷器是否能将过电压限制在所保护的设备基???绝缘水平以下（BIL） 检查避雷器的容量是否足以承受暂态过程所产生的能量冲击 (MOV specification); 雷击过电压研究需要建立详细的电磁暂态模型： 雷电波模型 变电站模型：断路器，隔离开关，接地开关，母线，变压器，避雷器等 变电站附近的杆塔及传输线模型 ; 在PSCAD中，雷电波被模拟为一电流源。其幅值和前沿的上升率（di/dt）对变电站的变压器和其他设备的过电压有重要影响。其典型的波形为8/20μs陡波（Fast front）。 细节参见IEEE相关文章。;鉴于雷电波的高频特性，杆塔用Bergeron模型表示，且模拟范围一般限于变电站5-6杆塔之内。 模拟范围内的传输线用传输线的频域模型表示，余下的线路可以等效为一电压源， 其内阻为导线的波阻抗。 塔基电阻对过电压十分重要（5-25Ω），在PSCAD中可用Multiplerun来实现。 绝缘子用一电容表示。绝缘子闪络可用断路器表示 ;Zsurge = 150Ω , τ = 3.448 x10-3 μs/m Rfoot = 3Ω – 20Ω C-ins = 0.476pF;绝缘子闪络可用断路器表示。当绝缘子的压差超过门槛电压时(20ns)，绝缘子闪络，断路器闭合。 绝缘闪络门槛电压与环境及绝缘子上电压波形有关: ; ;操作过电压 (SOV):操作过电压是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。 空载线路合闸及重合闸 切除空载线路或电容补偿设备 单相接地引起的弧光接地过电压 切断空载变压器过电压 工频过电压 （TOV）：由于断路器操作或短路故障，系统重回暂时稳定后所出现的过电压。主要为工频振荡，持续时间长。 空载长线路效应 （Ferranti effect） 不对称短路 甩负荷 空载变压器合闸 谐振过电压 （Resonance）：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。 线性谐振：串补 铁磁谐振（Ferro-resonance):变压器，电感 参量谐振：发电机自励;内部过电压研究目的;内部过电压模型;内部过电压-变压器;;;变压器饱和;由于变压器或互感器铁芯的饱和，使回路的电感非线性，该电感与系统电容串联形成铁磁谐振。持续时间长，对设备造成损害 不正常的开关操作可引发谐振（一相拒动） 变压器铁芯的类型亦可影响谐振（UMEC：3-phase Bank, 3-Limb or 5-Limb core ）;变压器铁磁谐振 （Ferroresonance）;短路故障时，断路器跳闸，触头分离并出现电弧电压。一旦当电流过零, 断路器端子间的电压, 将由原来的电弧电压向电源电压过渡,由此产生的振荡过渡电压。 断路器不能成功分断：短路电流过大，分断电压上升率dv/dt过大 仿真时应考虑： 高频特性：分散电容及传输线效应。仿真步长1μs. 不同的线路组合 不同的故障点及故障类型（3相不接地故障） 均压电容：降低电压上升率及降低熄弧时的过电压 详细参见IEC及IEEE标准 (IEEE C37.011) ;Xr;;快速暂态过电压（VFT）;找出系统不同点的谐振频率;