现代电气工程基础七

1、第七章 高电压技术 高电压技术高电压技术是电工学科的一个重要分支，它主要研究高电压、强电场下各种电气物理问题。本章内容高电压绝缘的基本理论(重点)预防性绝缘诊断的基本方法各种过电压产生的原因 及预防和消除措施(重点) 高电压技术研究的三个基本问题 高压电气绝缘 电绝缘诊断技术 电力系统过电压及其保护 在电气工程及自动化工程中具有较强的理论性理论性、实践性实践性的应用价值。7.1 概 述F 电介质的极化正常情况下，电介质呈中性，处于电场中时，其电荷质点顺电场方向产生位移的现象。极化现象的特点：1.电介质内部电荷总和仍为零2.内电场与外电场方向相反7.2 高电压绝缘的基本理论7.2.1 电介质的极

2、化、电导与损耗相对介电常数： 0-真空的介电常数 -介质的介电常数 r-介质的相对介电常数 A -极板面积，cm2 d -极间距离，cm00CCrdAUQC000介质为真空时平行板电容：由介质材料的性质决定的，表明极板间置入某种绝缘材料后电容量增大的倍数r是反映电介质极化特性的一个物理量 表9.1列出了常用电介质的r值（20C时） 可见，气体r接近于1，液体和固体多在26之间用于电容器的绝缘材料，显然希望选用r大的电介质，因为这样可使单位电容的体积减小和重量减轻。 其他电气设备中往往希望选用r较小的电介质，这是因为较大的r往往和较大的电导率相联系，因而介质损耗也较大。 采用r较小的绝缘材料作缆

3、芯和外皮间，还可减小电缆的充电电流、提高套管的沿面放电电压等极化现象的物理意义： 在高压电气设备中常常将几种绝缘材料组合在一起使用，这时应注意各种材料的r值之间的配合，因为在工频交流电压和冲击电压下，串联的多层电介质中的电场强度分布与串联各层电介质的r成反比(图9.2) 1221rrEE具此可以改善组合介质的电场分布，提高整体的耐电强度F 电介质的电导 电导率电导率表征电介质导电性能的主要物理量，其倒数为电阻率。有损介质等值电路如上图所示，电介质中流过的是电容电流 ，吸收电流 和电导电流 。三个分量叠加在一起为总电流 i1i2i3i介质的绝缘电阻吸收比：一般 时绝缘状况良好，越小泄漏电流越大，

4、绝缘受潮越严重IUGR160151560IIRRKa3 . 1aKaK6015RR、分别为加压15s和60s时对应的绝缘电阻用来判定绝缘性能的优劣6015II、分别为加压15s和60s时对应的泄漏电流F 介质损耗介质损耗：在电场作用下电介质中总有一定的能量损耗，包括由电导引起的损耗和某些有损极化引起的损耗，总称介质损耗。流过电介质的电流 此时介质的功率损耗：tantancos2CUUIUIUIPCr式中： 电源角频率； 功率因数角； 介质损耗角 CrIIItan判断介质的优劣（损耗因数） 右图表示实验所得平板电极(均匀电场)气体中的电流I与所加电压的关系：即伏安特性。 7.2.2 气体放电规律

5、 在曲线 段， 随 的提高而增大，这是由于电极空间的带电粒子向电极运动加速而导致复合数的减少所致。 UOAI当电压提高到 时，电流开始随电压的升高而增大，这是由于气隙中出现碰撞电离和电子崩。 BU当电压达到 时，电流剧增，气体击穿或放电,并伴有声、光、热、气味等现象bc段非自持放电 后，自持放电CUbcUU 由于均匀电场气隙的击穿电压 等于它的自持放电起始电压 ，均匀电场气隙的击穿电压满足下式： 上式所示规律在汤逊理论提出之前就由物理学家巴申从实验中得出，称为巴申定律。 0UbU)(pdfUb 上图所绘出的曲线，称为巴申曲线。 巴申曲线表明，改变极间距离d的同时，也相应改变气压p而使pd的乘积

6、不变，则极间距离不等的气隙击穿电压却彼此相等。 由巴申曲线可知，当极间距离d不变时提高气压或降低气压到真空，都可以提高气隙的击穿电压，这一概念具有十分重要的实用意义 为了缩小电力设施的尺寸，总希望将气隙长度或绝缘距离尽可能取得小一些，为此就应采取措施来提高气体介质的电气强度。从实用角度出发，要提高气隙的击穿电压可以采用如下途径： 改进电极形状以改善电场分布采用高气压 采用高电气强度气体 采用高真空削弱电离的过程 图9.7为不同气压的空气和SF6气体、变压器油、高真空等的电气强度比较。从图上可以看出：2.8MPa的压缩空气具有很高的击穿电压 但采用高气压会对电气设备外壳的密封性和机械强度提出很高

7、的要求，往往难以实现。如果用SF6来代替空气，为了达到同样的电气强度，只要采用0.7MPa左右的气压就够了 7.2.3 沿面放电 沿面放电沿面放电：沿着固体介质表面发展的气体放电现象。 电力系统中绝缘子、套管等固体绝缘在机械上起固定作用，又在电气上起绝缘作用。其绝缘状况关系到整个电力系统的可靠运行。 绝缘功能的丧失可以分为以下两种情况： 固体介质击穿：一旦发生击穿，即意味着不可逆转地丧失绝缘功能。 沿介质表面发生闪络：由于大多数绝缘子以电瓷、玻璃等硅酸盐材料组成，所以沿着它们的表面发生放电或闪络时，一般不会导致绝缘子的永久性损坏。电力系统的外绝缘，一般均为自恢复绝缘，因为绝缘子闪络或空气间隙击

8、穿后，只要切除电源，它们的绝缘性能都能很快地自动彻底恢复。 闪络电压比气体的固体单独存在时都低,它受表面状态空气污秽程度、气候条件等因素影响较大，须采取适当措施改善界面环境。 一旦作用于固体和液体介质的电场强度增大到一定程度时，在介质中出现的电气现象就不再限于前面介绍的极化、电导和介质损耗了。与气体介质相似，液体和固体介质在强电场(高电压)的作用下，也会出现由介质转变为导体的击穿过程 液体介质主要有天然的矿物油和人工合成油及蓖麻油等植物油。工程中使用的油含有水分、气体、固体微粒和纤维等杂质，它们对液体介质的击穿有很大的影响 9.2.4 液体与固体的击穿 纯净液体介质的击穿理论 在外电场足够强时

9、，电子在碰撞液体分子可引起电离，使电子数倍增，形成电子崩。同时正离子在阴极附近形成空间电荷层增强了阴极附近的电场，使阴极发射的电子数增多，导致液体介质击穿 电子碰撞电离理论（电击穿理论） 气泡击穿理论（小桥理论） 液体中出现气泡，在交流电压下，串联介质中电场强度的分布与介质的r成反比。由于气泡的r 最小，其电气强度又比液体介质低很多，所以气泡必先发生电离。气泡电离后温度上升、体积膨胀、密度减小，这促使电离进一步发展。电离产生的带电粒子撞击油分子，使它又分解出气体，导致气体通道扩大。许多电离的气泡在电场中排列成气体小桥，击穿就可能在此通道中发生 提高液体介质的绝缘强度 通常采用过滤、防潮、祛气等

10、方法来提高油的品质，在绝缘设计中则可利用“油屏障”式绝缘(例如覆盖层、绝缘层和隔板等)来减少杂质的影响，这些措施都能显著提高油隙的击穿电压 固体介质击穿电压与电压作用时间有关 如果电压作用时间很短(例如0.1s以下)，固体介质的击穿往往是电击穿，击穿电压当然也较高 随着电压作用时间的增长，击穿电压将下降，如果在加电压后数分钟到数小时才引起击穿，则热击穿往往起主要作用 不过二者有时很难分清，例如在工频交流1min耐压试验中的试品被击穿，常常是电和热双重作用的结果。电压作用时间长达数十小时甚至几年才发生击穿时，大多属于电化学击穿的范畴 不过lmin击穿电压与更长时间(图9.8)的击穿电压相差已不太

11、大，所以通常可将lmin工频试验电压作为基础来估计固体介质在工频电压作用下长期工作时的热击穿电压。 固体介质的击穿理论 1、固体介质的电击穿是指仅仅由于电场的作用而直接使介质破坏并丧失绝缘性能的现象。 2、在介质的电导很小，又有良好的散热条件以及介质内部不存在局部放电的情况下，固体介质的击穿通常为电击穿，击穿场强可达105-106kV/m 电击穿理论电击穿的主要特征： 与周围环境温度有关； 除时间很短的情况，与电压作用时间关系不大； 介质发热不显著； 电场均匀程度对击穿有显著影响 热击穿理论 固体介质会因介质损耗而发热，如果周围环境温度高，散热条件不好，介质温度将不断上升而导致绝缘的破坏，如介

12、质分解、熔化、碳化或烧焦，从而引起热击穿热击穿电压会随着周围媒质温度的上升而下降； 热击穿电压并不随介质厚度成正比增加，因厚度越大，介质中心附近的热量逸出越困难，所以固体介质的击穿场强随h的增大而降低； 如果介质的导热系数大，散热系数也大，则热击穿电压上升； f 或 tan增大时都会造成发热增加，使临界击穿电压下降热击穿的主要特征： 电化学击穿 固体介质在长期工作电压作用下，由于介质内部发生局部放电等原因，使绝缘劣化，电气强度逐步下降并引起击穿的现象称为电化学击穿。 局部放电是介质内部的缺陷（如气隙或气泡）引起的局部性质的放电。局部放电使介质劣化、损伤、电气强度下降的主要原因为： 产生活性气体

13、对介质氧化、腐蚀； 温升使局部介质损耗增加； 切断分子结构，导致介质破坏。 高压电气设备一般采用多种电介质组合的绝缘结构 “油-屏障”式绝缘结构中应用的固体介质有三种不同的形式，即覆盖、绝缘层和屏障； 绝缘油和绝缘纸组成“油-纸”绝缘，击穿场强大大提高； 分阶绝缘的原则是对越靠近缆芯的内层绝缘选用介电常数越大的材料，以达到电场均匀化的目的。 9.3.1 绝缘的老化9.3 高电压绝缘诊断技术 什么叫绝缘的老化 绝缘老化的原因有哪些 电老化 热老化 机械老化 环境老化什么叫绝缘的老化？ 电气设备的绝缘在长期运行过程中会发生一系列物理变化和化学变化，致使其电气、机械及其他性能逐渐劣化，这种现象统称为

14、绝缘的老化。 老化的原因有哪些？ 热、电、机械力、水分、氧化、各种射线、微生物等因素的作用。一、电老化什么是绝缘的电老化？ 电老化系指在外加高电压或强电场作用下的老化。 绝缘电老化的主要原因是什么？ 绝缘中出现局部放电。绝缘的平均寿命与外施电压的关系0UA、n常数，决定于材料特性、外施电压 种类及电场分布特征等试验条件 -绝缘的局部放电起始电压nUUA0二、热老化什么是绝缘的热老化？ 在高温的作用下，绝缘在短时间内就会发生明显的劣化；即使温度不太高，但如作用时间很长，绝缘性能也会发生不可逆的劣化，这就是绝缘的热老化。 温度越高，绝缘老化得越快，寿命越短绝缘材料的耐热等级划分 耐热等级极限温度(

15、)绝缘材料O90木材、纸；聚乙烯、聚氯乙稀；天然橡胶A105油性树脂漆及其漆包线；矿物油E120酚醛树脂塑料；胶纸板；聚酯薄膜B130聚酯漆；环氧树脂F155聚酯亚胺漆及其漆包线H180聚酰胺亚胺漆及其漆包线；硅橡胶C180聚酰亚胺漆及薄膜；云母；陶瓷；聚四氟乙烯热老化规则：热老化8规则： 对A级绝缘介质，如果它们的工作温度超过规定值8时，寿命约缩短一半。 相应的对B级绝缘和H级绝缘则分别适用10和12规则三、机械老化三、机械老化 机械负荷对绝缘老化的速度有很大的机械负荷对绝缘老化的速度有很大的影响，产生裂缝，导致局部放电影响，产生裂缝，导致局部放电 紫外线，日晒雨淋，湿热等也对绝缘紫外线，日

16、晒雨淋，湿热等也对绝缘的老化有明显的影响的老化有明显的影响四、环境老化四、环境老化9.3.2 绝缘诊断技术 试验和测量是“诊”，识别的评估是“断” 停电监测绝缘诊断监测方法 在线监测 停电监测停电监测 停电监测诊断是在设备停运的情况下利用有关仪表器具人为地对设备定时定期地进行的接触式检测。目前应用最多的是常规的预防性试验 预防性试验分为非破坏性试验和破坏性试验两大类。 破坏性试验检验绝缘的电气强度，非破坏性试验检验其他电气性能常见试验项目：测量绝缘电阻和吸收比，泄漏电 流，介质损耗角正切，局部放电，绝缘油的电气试验和色谱分析，交/直流耐压试验等。JFD-2B局部放电检测系统HT绝缘电阻测量仪部

17、分预防性试验方法能发现的绝缘缺陷测试方法发 现 缺 陷 的 可 能 性分布于整个被试品的缺陷在电极间构成桥路连续的贯穿性缺陷没有构成贯穿性缺陷磨损与污闪电气强度的裕度降低绝缘电阻及泄漏电流严重受潮、贯穿性电导增长时能发现按R或I与电压的关系曲线能很好地发现不易检出能很好发现对某些缺陷可给出间接指示吸收比发现受潮很有效能检出、必须积累经验能检出、必须积累经验能检出、必须积累经验不能发现损耗因数发现受潮、游离小电容量的试品，能检出小电容量的试品，能发现能检出对某些缺陷可给出间接指示耐压强试验能发现当电气强度降低时可能发现当电气强度降低时可能发现当电气强度降低时可能发现能发现局部放电能很好的发现游离

18、变化不能能检出火花放电和游离能间接判断能发现主要电气设备的绝缘预防性试验项目 序号电气设备试 验 项 目测量绝缘电阻测量绝缘电阻和吸收比测量泄漏电流直流耐压试验并测泄漏电流测量介质损耗角正切测量局部放电油的介质损耗角正切油中含水量分析油中溶解气体分析油的电气强度测量电压分布交流耐压试验1同步发电机和调相机2交流电动机3油浸变压器4电磁式电压互感器5电流互感器6油断路器7悬式和支柱式绝缘子8电力电缆 在线监测 近年来发展起来的以状态监测和故障诊断为基础的一种不停电的监测方法 特点：对电力设备在运行状态下进行连续或随时监测与判断，消灭了离线监测所存在的死区，使计划维修变为适时维修在线诊断方法见图9

19、.10在线诊断过程中软件须实现的功能 数据采样 数据处理 提取特征值 参数管理 数据管理 巡回监测 趋势分析 精密分析 自动诊断 诊断输出 多功能、全自动的绝缘在线诊断系统两个发展方向 便携式绝缘监测仪 电力变压器的在线监测 电力变压器在线监测的电气参数 电力变压器在线监测的电气参数 电力变压器在线监测的参数采样方法 电力变压器 在线监测的 逻辑参考图 电力变压器在线监测的诊断功能表 电力变压器在线监测的诊断功能表9.4 雷电过电压电力系统过电压内部过电压雷电过电压暂时过电压操作过电压工频电压升高谐振过电压直接雷击过电压感应雷击过电压9.4.1 过电压分类(按产生的根源不同) 雷电是自然界中最

20、宏伟壮观的气体放电现象，它对人类的生活环境、工作条件等都造成了很大的影响，因此对雷电的研究和防护意义重大。 7.4.2 7.4.2 雷电过电压的成因及危害雷电过电压的成因及危害F 雷云：雷云：带电的云带电的云( (是产生雷电放电的先决条件是产生雷电放电的先决条件) )F 雷电放电的三个阶段雷电放电的三个阶段 先导放电先导放电: : E 30kv/cm E 30kv/cm主放电主放电: :（约（约5050 100s 100s ）电流极大电流极大（ 数十上百千安）数十上百千安）v特点：特点：存在时间极短存在时间极短余辉放电余辉放电: :v特点：特点：电流不大电流不大（数百安）（数百安）持续时间较长

21、持续时间较长（ 0.030.03 0.15s0.15s） 雷电放电实质上是一种超长气隙的火花放电，它所产生的雷电流高达数十、甚至数百千安，从而会引起巨大的电磁效应、机械效应和热效应。 从电力工程的角度来看，最值得我们注意的两个方面是： 雷电放电在电力系统中引起很高的雷电过电压，它是造成电力系统绝缘故障和停电事故的主要原因之一 产生巨大电流，使被击物体炸毁、燃烧、使导体熔断或通过电动力引起机械损坏。F 雷暴日（雷暴日（T T）一年中发生雷电放电的天数一年中发生雷电放电的天数规程规定：规程规定：T T151515 T15 T404040 T40 T909090 T90 T少雷区少雷区 中雷区中雷区

22、 多雷多雷区区 强雷强雷区区( (衡量雷电活动频繁的程度衡量雷电活动频繁的程度) ) 标准雷暴日：标准雷暴日：4040F 雷电流的波形雷电流的波形t t: : 波头时间（波前时间）波头时间（波前时间）: : 波长波长（半峰值时间）（半峰值时间） 1 1 4 s 4 s 平均平均2.6 s2.6 s 2020 100 s 100 s 多为多为40 s40 s 我国防雷设计采用2.6/40us的波形；在绝缘的冲击高压试验中，标准雷电冲击电压的波形定为1.2/50usF 现代电力系统中实际采用的防雷保护装置避雷针、避雷线、保护间隙、各种避雷器、防雷接地、电抗线圈、电容器组、消弧线圈、自动重合闸等等。

23、 7.4.3 避雷针和避雷线 电力系统中需要安装直接雷击防护装置，广泛采用的即为避雷针和避雷线（又称架空地线）。 避雷针适宜用于变电所、发电厂这样相对集中的保护对象；避雷线适宜用于象架空线路那样伸展很广的保护对象。 保护原理：避雷针（线）一般均高于被保护对象，它们的迎面先导往往开始得最早，发展得最快，最先影响雷电下行先导的发展方向，使之击向避雷针（线），并顺利泄入地下，使处于它们周围的较低物体受到屏蔽保护、免遭雷击保护范围：表示避雷装置的保护效能，保护范围是相对的，每一个保护范围都有规定的绕击（概）率，绕击指的是雷电绕过避雷装置而击中被保护物体的现象。我国有关规程所推荐的保护范围对应于0.1的

24、绕击率。 单支避雷针 当 时 P1 当 时 h 避雷针高度 P 高度修正系数 - 被保护物的高度 - 保护范围hP5 . 5mhm12030mh30 xh)2()25 . 1 (hhPhhrxxx)2()(hhPhhrxxxxr 双根等高联合避雷针 双根不等高避雷针 单根避雷线因此单根避雷线的保护半径要比单根避雷针的保护半径小得多 )2()(47. 0hhPhhrxxx)2()53. 1(hhPhhrxxx 两根等高避雷线两线外侧的保护范围按单根避雷线方法确定；两线内侧的保护高度由两线及保护范围上部边缘最低点O的圆弧来确定 避雷线的保护角7 7.4.4 .4.4 避雷器避雷器伏秒特性伏秒特性1

25、.1.保护间隙保护间隙多用于配电变压器或中性点保护多用于配电变压器或中性点保护缺点缺点: :熄弧能力差熄弧能力差 优点优点: :便宜便宜 要消除故障必须开关动作要消除故障必须开关动作2.2.管型避雷器管型避雷器管式避雷器（亦称排气式避雷器） 它实质上是 一只具有较强灭弧能力的保护间隙，其基本元件为装在消弧管内的火花间隙，在安装时再串接一只外火花间隙。缺点： 1）续流太小时不能灭弧，太大时产气过多，使管子爆裂 2）伏秒特性和产生截波方面与保护间隙相似 ,维护较麻烦 应用范围：仅安装在输电线路上绝缘比较薄弱的地方和用于变电所、发电厂的进线段保护中。0.50.2 :C Siciu 0.040.01

26、:ZnO非线性电阻片非线性电阻片( (阀片阀片) )非线性系数非线性系数3.阀型避雷器阀型避雷器 防止截波防止截波 优点优点 伏伏- -秒特性平坦秒特性平坦, ,不产生截波不产生截波 防止截波防止截波: : 与间隙串联一个阀片电阻与间隙串联一个阀片电阻阀片阀片电阻的作用电阻的作用: : 阻尼振荡阻尼振荡 磁吹式避雷器与普通阀式避雷器类似，主要区别采用了灭弧能力较强的磁吹火花间隙和通流能力较大的高温阀片。4. 金属氧化物避雷器（MOA） 氧化锌(ZnO) 具有极其优异的非线性特性。优点： 1）可省去串联火花间隙，结构大大简单 2）由于具有极好的非线性伏安特性，保护性能优越 3）无续流、动作负载轻

27、、 能重复动作实施保护 4）通流容量大， 能制成重载避雷器 5）耐污性好7.5 工 频 过 电 压空载线路电容效应引起的工频过电压 不对称短路引起的工频过电压 突然甩负荷引起的工频过电压 工频过电压在绝缘裕度较小的超高压输电系统中受到很大的注意的原因如下： 由于工频过电压大都在空载或轻载条件下发生，与多种操作过电压的发生条件相同或相似，所以它们有可能同时出现、相互，叠加。所以在设计高电压的绝缘时，应计及它们的联合作用； 工频过电压是决定某些过电压保护袈置工作条件的重要依据，所以它直接影响避雷器的保护特性和电力设备的绝缘水平； 由于工频过电压是不衰减或弱衰减现象，持续的时间很长，对设备绝缘及其运

28、行条件也有很大的影响。7.5.1 空载线路电容效应引起的工频过电压 电容效应(费兰梯效应) 在集中参数串联的电路中，如容抗大于感抗，则有：LCUEU使电容上的电压高于电源电动势LCUU 随着输电电压的提高、输送距离的增长，在分析空载长线的电容效应时，也需要采用分布参数等值电路，但基本结论与前面所述者相似。为了限制这种工频过电压现象，大多采用并联电抗器来补偿线路的电容电流以削弱电容效应，效果十分显著。7.5.2 不对短路引起的工频过电压 不对称短路是电力系统中最常见的故障形式，当发生单相或两相对地短路时，健全相上的电压都会升高，其中单相接地引起的电压升高更大一些。此外，阀式避雷器的灭弧电压通常也

29、就是根据单相接地时的工频电压升高来选定的，所以下面只讨论单相接地的情况。 单相接地时，故障点各相的电压、电流是不对称的，为了计算健全相上的电压升高，通常采用对称分量法计算。当A相接地时，B、C两健全相上电压的模值为： NCBKUUU 系数K为电压升高倍数(接地系数)。它表示单相接地故障时健全相的最高对地工频电压有效值与无故障时对地电压有效值之比。 按电网中性点接地方式分析健全相电压升高的程度： 对中性点不接地的电网，采用“110避雷器”。 对中性点经消弧线圈接地的3560kV电网，采用“100避雷器”。 对中性点有效接地的110220kV电网，采用“80避雷器”。中性点不接地时，采用“100避

30、雷器”。对于中性点直接接地的330kV及以上电网，线路首端采用“80避雷器”。线路未端采用“90避雷器”。7.5.3 突然甩负荷引起的工频过电压 当输电线路在传输较大容量时，断路器因某种原因而突然跳闸甩掉负荷时，会在原动机与发电机内引起一系列机电暂态过程，它是造成工频电压升高的又一原因。 9.5.4 工频过电压的限制措施 在考虑线路的工频电压升高时，如果同时计及空载线路的电容效应、单相接地及突然甩负荷等三种情况，那么工频过电压可达到相当大的数值。 实际运行经验表明： 在一般情况下，220kV及以下的电网中不需要采取特殊措施来限制工频电压升高 在330500kV超高压电网中，应采用并联电抗器或静

31、止补偿装置等措施，将工频电压升高限制到1.31.4倍相电压以下利用静止补偿器(SVC)限制工频过电压7.6 谐 振 过 电 压谐振的类型 铁磁谐振过电压的限制措施电力系统中存在着大量储能元件，即储存静电能量的电容元件和储存磁能的电感元件。当系统中出现扰动时，这些电感、电容元件就有可能形成各种不同的振荡回路，引起谐振过电压。9.6.1 谐振的类型通常认为，系统中的电阻元件和电容元件均为线性元件，而电感元件则可分为三类：一类是线性的，第二类是非线性的，还有一类是电感值呈周期性变化的电感元件。与之相对应，可能发生三种不同形式的谐振现象： 线性谐振过电压 回路中的自振频率和电源的角频率相等，此时在感抗

32、和容抗上出现过电压。 参数谐振过电压 系统中某些元件的电感会发生周期性变化，在容性参数的配合下，有可能产生的谐振。 以上两种谐振，对于实际的电力系统在设计和运行时都可避免。 铁磁谐振 当电感元件带有铁心时。一般都会出现饱和现象，这时电感不再是常数而是随着电流或磁通的变化而改变，在满足一定条件时，就会产生铁磁谐振现象。 铁磁谐振过电压一般不超过3倍相电压，电力系统铁磁谐振过电压往往是在变压器空载或轻载的情况下发生。9.6.2 铁磁谐振过电压的限制措施 改善电磁式电压互感器的激磁特性，或改用电容式电压互感器。 在电压互感器开口三角绕组中接入阻尼电阻，或在电压互感器一次绕组的中性点对地接入电阻。 在

33、有些情况下，可在10kV及以下的母线上装设一组三相对地电容器，或用电缆段代替架空线段，以增大对地电容，从参数搭配上避开谐振。 在特殊情况下，可将系统中性点临时经电阻接地或直接接地，或投入消弧线圈，也可以按事先规定投入某些线路或设备以改变电路参数，消除谐振过电压。9.7 操 作 过 电 压中性点不接地系统电弧接地过电压 切除空载变压器产生的过电压 切除空载线路引起的过电压空载线路的合闸过电压了解各种操作过电压的形成原理与抑制措施 7.7.1 中性点不接地系统电弧接地过电压 当中性点不接地电网中发生单相接地故障时，流过接地点电容电流较大，接地点电弧将不能自熄，而以间歇性电弧的形式存在，就会产生另一

34、种严重的操作过电压间歇性电弧接地过电压。 对付这种过电压，最根本的防护办法就是消除间歇性电弧，可以通过改变中性点接地方式来实现。 采用中性点直接接地方式 这时单相接地将造成很大的单相短路电流，断路器将立即跳闸，切断故障，经过一段短时间歇让故障点电弧熄灭后再自动重合。如能成功，可立即恢复送电；如不能成功，断路器将再次跳闸，不会出现间歇性电弧现象。 采用中性点经消弧线圈接地方式 采用中性点直接接地方式虽然能解决间歇性电弧问题，但每次发生单相接地故障都会引起断路器跳闸，大大降低了供电可靠性。当单相接地流过故障点的电容电流不大时，不能维持间歇性电弧长期存在，因而可采用中性点不接地的方式；当电网的电容电

35、流达到一定数值时，单相接地点的电弧将难以自熄，需要装设消弧线圈来加以补偿，方能避免间歇性电弧的出现。 下面以工频电流过零时熄弧的情况来说明这种过电压的发展机理：见图9.29设接地故障发生于A相，而且是正当 经过幅值 时发生，这样A相导线的电位立即变为零，中性点电位由零升至相电压， 即 B、C两相的对地电压都升高到线电压 、 。CAUNUBAUANUUAU 流过C2和C3的电流 和 分别较 和 超前90，其幅值为 BAUCAU3I2IPHPHCUIII3332由图可知:流过故障点的电流为:LLCKIIIIII32 因此可以通过调节消弧线圈的电感量,实现对电容电流的补偿,达到限制短路电流的目的 通常将电感电流补偿电容电流的百分数称为消弧线圈的补偿度 231LCIIKCLr%10%5rK电力系统通常采用过补偿方式，一般取：关于消弧线圈的应用场合：u310kV电网接地电流大于30Au35kV电网接地电流大于10Au某些雷害事故较严重地区的110kV电网7.7.2 切除空载变压器产生的过电压 空载变压器在正常运行时表现为一激磁电感。切除空载变压器就是开断一个小容量电感负荷，会在变压器和断路器上出现很高的过电压。 发展过程 产生这种过电压的原因是流过电感的电