过电压问题答案

1、1. 直流系统运行方式：双极运行，单极大地运行，单极金属回线运行双极运行：双极两端中性点接地的方式是正负两极对地，整流站和逆变站中性点接地，大地中仅流过两极不平衡电流；单极大地运行：利用1根导线与大地构成直流侧的单极回路，整流站和逆变站中性点均需接地；单极金属回线运行：利用2根导线构成直流侧的单极回路，利用停运极的线路作为运行极的回流线路，逆变站中性点接地限制电位。2. 整流侧低压端换流变压器阀侧出线接地造成中性母线上过电压原理简述如上图所示，以故障发生在A相为例，故障发生后，换流变A、C两相形成的交流电源Uca通过 VT2和故障接地点并联在整流侧中性母线E避雷器上，也并联在金属回线与逆变侧接

2、地极两端，故障简化如右图所示。右图可知，本阶段由于E避雷器流过从接地点到中性母线方向的电流，中性母线呈负电位，通过避雷器的能量占该故障下该避雷器所消耗能量的主要部分。由于中性母线呈负电位，整流侧下6脉动桥中与中性母线相连的阀均承受反向电压，故障后全部关断，导致中性母线电流无法通过阀流入故障接地点，但由于直流线路存在对地分布电容，自身又有分布电感，通过金属回线的电流不能立即减小为0，此时，金属回线相当于一个电源，通过中性母线E避雷器和逆变站的接地点形成回路，在E避雷器中流过一部分能量，中性母线呈现正电位。3. 直流系统断线故障引起中性母线上过电压原理简述，分单极金属回线方式与单极大地运行方式当直

3、流系统以单极大地回路或者单极金属回线运行时，如果一侧接地引线或者金属回线发生断线故障，直流电流就会通过发生断线一侧的中性线接地引线避雷器EL或者金属回线避雷器EM形成回路，即将避雷器接入了整流侧逆变侧这个电流循环回路中去，造成发生断线的换流站中性母线上过电压。图Error! No text of specified style in document.1 直流系统单极大地回路运行方式下断线故障示意图图Error! No text of specified style in document.2 直流系统金属回路运行方式下断线故障示意图4. 高压端换流变压器出线短路引起阀两端过电压，为什么只可能

4、发生在整流侧。（阀方向决定是否会关断）该过电压不可能发生在逆变侧，分析如下：首先假设故障发生时阀VT4处于导通状态，如下图所示，该组阀的阳极a点与直流极线相连接，a点电压为直流极线对地运行电压。当A相（VT4阴极b点）发生接地短路时，将使b点电位下降，此时阀VT4阳极a点电位高于阴极b点电位，两端电压仍为正向，VT4不会关断仍将保持导通状态。当接地故障发生在B相或C相时，由于直流极线对地运行电压比三相对地电压也都高，故a点电位始终将高于的阴极电位，即最上层阀VT2、VT4、VT6中至少会有一个保持导通状态。这样，在阀VT2、VT4、VT6两端并联的阀避雷器V1上电压不可能高于换流变阀侧线电压，

5、不会出现过电压。因此该过电压只可能发生在整流测。5. 电力系统过电压分类过电压分类外部过电压：雷电过电压内部过电压：暂时过电压、操作过电压暂时过电压：工频过电压、谐振过电压操作过电压：合闸过电压、分闸过电压、故障过电压等6. 简述特高压直流系统绝缘配合目的与原则目的：合理确定设备的绝缘水平，即保证设备满足正常稳定运行要求，故障维修和事故损失可以承受，同时造价可以接受。 原则：1）系统电压等级 A 220kV及一下电网绝缘顺序配合：雷电过电压，操作过电压，工频过电压B 超高压、特高压电网绝缘顺序配合：工频过电压，操作过电压，雷电过电压2）线路和变电站的配合 不需降低线路绝缘使之与变电站绝缘相配合

6、。 7. 简述特高压直流换流站空气间隙与哪些因素有关，并简单定性介绍所需气隙随环境因素变化趋势。放电电压水平和换流站大气气象条件。特高压直流系统电压等级更高, 直流运行电压最高可达816kV, 由于空气间隙的饱和特性, 在更高的操作过电压下会要求更大的空气间隙距离;换流站阀厅内一般都安装有用于冷却的空调系统,其调节作用使得阀厅内的大气压力、温度、湿度均不同于标准气象条件,对空气间隙的放电特性产生较大影响。空气密度对间隙的击穿电压有较大的影响, 主要原因是空气密度变化时, 分子间的平均距离发生变化, 直接影响到电子的平均自由行程, 从而间接影响间隙气体的电离过程, 改变间隙的击穿电压。当海拔高度

7、增加时, 空气压力下降, 密度减小,所以电子的碰撞电离过程中的平均自由程变大, 在运动过程中可以积累更大的能量, 在间隙距离较大的情况下, 气体的电离过程变得更加剧烈, 所以间隙的击穿电压下降。当温度增加时, 电子的自由程增加, 积累的动能也增加, 更容易造成气体电离; 另外, 温度增加, 气体分子本身的热动能也增加, 所以导致气体的热电离增加, 这也会导致击穿电压的下降。所以, 在其它条件一定时, 温度越高, 气隙的击穿电压越低。湿度对击穿电压的影响比较复杂。实验表明,均匀电场中的空气, 其放电电压随湿度的增加而增加, 但程度极微。在极不均匀电场中, 空气湿度对提高间隙击穿电压的效应就很明显

8、。原因是水分子容易吸收电子而形成负离子, 电子形成负离子后自由行程大减, 在电场中发生碰撞电离的能力也大大减弱。随着湿度的增加, 电子被水分子吸引而成为负离子的比例增加, 负离子的质量较大, 直径也较大,所以大大削弱了电子碰撞电离能力, 从而削弱了间隙的电离过程, 提高了间隙的击穿电压。另外, 在极不均匀电场中, 平均场强较低, 电子运动速度较慢,很容易被水分子俘获成为负离子。基于以上原因,湿度的增加会导致击穿电压的增加。8. 简述潜供电流的产生原理故障相两端的断路器断开后，健全相以及可能存在的相邻线路，通过静电耦合和电磁耦合继续向故障点提供电流，称为潜供电流。 9. 限制潜洪电流的措施及原理

9、，可配简图说明。措施：1）并联电抗器中性点接小电抗 简化为通过补偿相间电容，来限制潜供电流的容性分量2）快速接地开关（HSGS）HSGS通过分流潜供电流容性分量和抑制故障点恢复电压来减小潜供电弧持续时间10. 简述工频过电压产生因素及产生原理1）.空载长线电容效应；容性电流流过电感，电压升高。当首端的输入阻抗为容性，计及电源内阻抗的影响(感性)时，不仅使线路末端电压高于首端，而且使线路首、末端电压高于电源电动势2）.三相甩负荷； 电压降公式电压上升幅度3）.不对称接地效应； 单相接地故障时健全相电压升高系数X0/X1增加将使不对称短路故障时健全相的电压有增大的趋势 。11. 合空线过电压产生原

10、因及影响因素简述高电压技术P203-204影响因素：1. 线路长度2. 系统阻抗3. 断口电压差4. 线路损耗5. 不同期性产生原因：合闸空载线路时，合闸之前，线路上不存在任何异常（无故障和残余电荷），故线路的起始电压为零；合闸后，线路各点电压由零值过渡到考虑电容效应后的工频稳态电压值，在此暂态过程中出现了过电压。假设三相接线完全对称并且在同时刻合闸，为了更好的说明，将三相线路模型等效为集中参数下的单相模型进行分析。如图错误!文档中没有指定样式的文字。3所示，线路采用T型等值电路，其中，为线路等值电感和电容；电源电动势为，电源等值电感为。图Error! No text of specified

11、 style in document.3 单相模型等效电路进一步简化电路，如图错误!文档中没有指定样式的文字。4所示，其中。图Error! No text of specified style in document.4 简化后的等效电路设电源电动势为，合闸时，由过渡过程公式可求得电容上的电压为： （Error! No text of specified style in document.1） （Error! No text of specified style in document.2） （Error! No text of specified style in document.3）其

12、中，为等效回路自振频率，。在超高压及特高压系统中，通常为的1.53.0倍。由式可知，最大值可达2倍的，而且其中，这实际上体现了线路的容升效应，因此，线路产生的最大过电压可超过电源电动势的2倍。而由于线路存在损耗，实际过电压幅值又低于所得最大值。12. 重合闸过电压产生原因及影响因素简述高电压技术P204-205影响因素：1.线路长度 2.系统阻抗 3.断口电压差 4.线路损耗5. 输送功率产生原因：如图1所示为特高压线路进行重合闸前的实际电路等效图，其中，分别为高抗和小电抗阻值；，分别为线路相间电容和相对地电容。图1线路实际等效电路图然后，将高抗和小电抗进一步等值，其中，分别为高抗和小电抗等效

13、后的相间补偿电感和相对地补偿电感，如图2所示。图2等效电路图（一）进一步将健全相电源进行等效，如图3所示。图3 等效电路图（二）由于线路电抗器的补偿往往难以使相间电感和电容正好达到谐振点，故在断开相上存在恢复电压。若仅考虑线路的稳态过程，恢复电压中则只包含工频分量，其稳态值应为： 其中：，。事实上，在线路故障被清除后，由于过渡过程的变化，断开相上的恢复电压还包含自由振荡分量。它主要由几个不同频率的信号合成，其幅值随时间变化，使得恢复电压呈现拍频特性。因此，线路若在断路器断口电压差（即|）最大值附近时进行重合闸，则会导致剧烈的振荡过程，产生最为严重的过电压。13. 接地故障清除过电压产生原因及影

14、响因素简述对于故障线路来说：1部分由于故障的存在电压较低，不会产生过电压，2部分由于故障的清除而导致相间电压关系的突变，从而产生过电压，但暂态过程并不十分剧烈，幅值一般也不高。对于相邻线路来说：3部分由于仍与2部分相连，其过电压与2部分相似；4部分过电压最为严重，当断路器BRK2的C相开断故障电流后，接地后的暂时稳态被破坏，等效于在C相断路器附近加上一个与故障电流反向的电流源，其电流波形在相邻线路上流动并且折反射，从而形成较大的过电压。影响因素：1. 线路长度 2. 系统阻抗 3. 输送功率 4. 接地位置14. 甩负荷过电压产生原因及影响因素简述如曲线一，由于线路正常运行时输送功率在电源阻抗

15、上产生了一定的压降，故经过电源阻抗后的电压通常比电源电压有所下降，然后由于线路的容升效应以及两端电源与限压措施的钳制作用其电压一般呈现弓形分布。 当末端断路器分闸发生甩负荷后，沿线电压均有改变，如曲线二，由于线路充电电流的作用经电源阻抗后的电压稍高，其后容升效应使得线路电压越来越高。影响因素：1. 线路长度 2. 系统阻抗 3. 输送功率 4. 接地位置15. 简述直击雷与感应雷的产生原因及区别答：1）直击雷是带电云层（雷云）与建筑物、其它物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象，并由此伴随而产生的电效应、热效应或机械力等一系列的破坏作用。直击雷的电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏，电流峰值

16、可达几十KA乃至几百KA，其之所以破坏性很强，主要原因是雷云所蕴藏的能量在极短的时间（其持续时间通常只有几us到几百us）就释放出来，从瞬间功率来讲，是巨大的。2）感应雷也称为雷电感应或感应过电压。它分为静电感应雷和电磁感应雷。（1）静电感应雷：是由于带电积云接近地面，在架空线路导线或其他导电凸出物顶部感应出大量电荷引起的。它将产生很高的电位。（2）电磁感应雷：是由于雷电放电时，巨大的冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的。这种迅速变化的磁场能在邻近的导体上感应出很高的电动势。雷电感应引起的电磁能量若不及时泄入地下，可能产生放电火花，引起火灾、爆炸或造成触电事故。感应雷击过电压对于11

17、0kV及以上的线路绝缘不会构成威胁，波前平缓，但波长较长。16. 简述线路防雷的主要措施及效果评价答：1）架设避雷线避雷线是高压和超高压输电线路最基本的防雷措施，其主要目的是防止雷直击于导线。此外，还对雷电流有分流作用，可以减少流入杆塔的雷电流，降低塔顶电位；另外还可以通过对导线的耦合作用，降低雷击杆塔时作用于线路绝缘子串上的电压。通常来说,线路电压愈高,采用避雷线的效果愈好,而且避雷线在线路造价中所占的比重也愈低。2）降低杆塔接地电阻降低杆塔接地电阻可以减小雷击杆塔时的电位升高,这是配合架设避雷线所采取的一项有效措施。3）加强线路绝缘主要有增加绝缘子串的片数、改用大爬距悬式绝缘子、增大塔头空

18、气间距等。这样做固然也能提高线路的耐雷水平、降低建弧率，但实施起来往往局限性较大，难度也较大。因此通常作为后备保护措施。4）架设耦合地线：架设耦合地线通常是作为一种补救措施。它主要是在某些已经建成投运线路的雷击故障频发线路段上使用，通常是在导线下方再加装一条地线（又称耦合地线）。它可以加强地线的分流作用和增大导地线之间的耦合系数，从而提高线路的耐雷水平。运行经验表明，耦合地线对减少雷击跳闸率效果是显著的，约可降低50% 左右。5）自动重合闸装置由于线路绝缘具有自恢复功能，大多数雷击造成的冲击闪络和工频电弧在线路跳闸后能快速去游离，迅速恢复绝缘功能。因此，在线路形成稳定的工频电弧引起线路断路器跳

19、闸后，采用自动重合闸在极大多数情况下都能使线路迅速恢复正常供电。因此,安装自动重合闸装置对于降低线路的雷击事故率具有较好的效果。根据统计，我国110kV及以上高压线路的重合闸成功率高达7590%；35kV及以下线路约为50%80%。由此可见自动重合闸是减少线路雷击停电事故的有效措施，各种电压等级的线路应尽量装设自动重合闸。6）安装避雷器一般仅在线路交叉处或在过江大跨越高杆塔上这些雷电过电压特别大的地方和线路绝缘的某些薄弱点上装设避雷器以限制过电压。只要使避雷器的冲击放电电压低于线路绝缘子串的冲击放电电压，就能免除线路绝缘子串发生冲击闪络。另外，由于排气式避雷器本身具有灭弧功能，它可以避免使冲击

20、闪络转变为稳定的工频电弧，因此它的动作并不会引起线路跳闸。 17. 简述线路空气间隙的确定须考虑哪些方面答：线路空气间隙确定输电线路的空气间隙主要有：1）导线对大地（悬垂最低点到地面距离）2）导线对导线（风偏下两导线间距离）3）导线对架空地线4）导线对杆塔及横杆18. 简述绝缘配合惯用法与统计法的异同答：1）惯用法 原则：先确定设备上可能出现的最危险过电压，再根据运行经验乘上一个考虑各种因素的影响和一定裕度的系数，决定绝缘耐受电压水平。 特点：此方法确定的绝缘水平有较大的裕度，可适应于有自恢复能力的绝缘和无自恢复能力的绝缘。 缺点是对绝缘要求偏严，并且不能定量估计出绝缘故障的概率，费用较高。2

21、）统计法 原则：在已知过电压幅值和绝缘放电电压的概率分布后，用计算方法求出绝缘放电的概率和线路故障率，在技术经济比较的基础上，正确的确定绝缘水平。采用统计法可以按需要进行绝缘费用与事故损失的协调，在满足允许的故障率的条件下，选择合理的绝缘水平，在特高压绝缘配合中经济效益显著。统计法特点：统计法不仅可以定量的给出设计的安全裕度，并能按照使用设备费、每年的事故损失的综合为最小的原则，确定系统绝缘配合的最佳方案。 缺点是绝缘配合的统计法繁琐，只能用于自恢复绝缘目前，主要用于特高压电网外绝缘的绝缘配合。19. 简述线路绝缘子串片数选择的原则与方法答：线路绝缘子串片数选择原则： 1）工作电压下不发生雾闪

22、；2）操作过电压下不发生湿闪；3）具有一定冲击耐压能力，保证一定的线路耐雷水平。方法：1）污耐压法 2）泄露比距法1）污耐压法首先需要对每种绝缘子在尽可能模拟实际污秽的各种污秽度、污秽分布下做大量的人工污秽试验，从闪络电压的试验结果中计算出绝缘子在不同污秽度下的闪络电压或耐受电压。然后按照系统必须保证的耐受电压Us，计算出需要的绝缘子片数。2）泄露比距法爬电比距（即泄漏比距）是指每千伏电压所要求的表面爬电距离。对于污秽不同等级的地区需要求不同的爬电比距0，一般清洁地区可取0为1.6cm/kV。当绝缘子所在地区的海拔高度在1000m以上时，还需进行气压修正。然后，按操作过电压的要求进行绝缘子串的

23、校验，操作冲击电压波的50%冲击放电电压应满足如果操作冲击电压波的50%冲击放电电压不能满足上式的要求，则需要在原先确定的绝缘子串片数n的基础上再进一步增加绝缘子片数，直至满足公式的要求。20. 简述线路雷电绕击与反击的异同答：1）避雷线对线路的防雷作用并不是绝对的，我们把雷绕过避雷线而直接击到导线上的现象叫绕击。2）反击又叫逆闪络。当雷电击中接地物体（杆塔），使雷击点对地电位（绝对值）大大增加，引起对导线的逆向闪络的情况，通常称为反击。21. 简述VFTO的产生原理答：GIS隔离开关结构如图1所示，由于其分合闸速度慢、灭弧性能差，在分合闸过程中动静触头之间会发生多次燃、熄弧现象。以隔离开关拉

24、开一段不带电的GIS支路为例，该段不带电GIS支路作为一个电气“孤岛”（亦称为负荷侧），可近似看作一对地集中电容。在该段GIS支路被隔离开关切断后，残余电荷会在对地集中电容上保持较长时间，系统侧触头的电位则继续跟随系统电压变化。当两个触头间电压差达到触头间击穿电压时，就会发生间隙击穿并形成电弧。这个过程与电网中断路器切合空载线路(或电容器)时的重燃现象相似，会产生幅值较大的过电压，称之为特快速暂态过电压（VFTO，Very Fast Transient Overvoltage）。From PPT：1）LC在较短导体内的振荡过程-GIS隔离开关动作较慢-隔离开关分闸时间0.45s，合闸时间0.3

25、s-断路器分闸时间30ms，合闸时间120ms-被断开部分的等效电容-与系统连接部分的电压2）产生过电压波遇到断口折反射叠加-形成反复击穿22. 简述五种VFTO限制措施答：1) 隔离开关加装并联电阻2) 主变加装入口电容3) 主变前加装阻波器4) 采用架空线连接主变与GIS套管5) 加装氧化锌避雷器6) 改进操作顺序7) 加装铁氧体材料限制VFTO23. 简述配电网铁磁谐振过电压产生原理答：配电网中PT铁磁谐振的产生机理可以用这个简化电路图来说明：左侧为系统三相电源，右侧电感为PT等效电感，电容为系统线路对地等效电容。一般情况下，PT电感与系统电容的谐振频率很低，系统中不存在如此低频率的谐波电源，