高电压技术相关课件9 10

1、高高 电电 压压 技技 术术电气工程学院第九章第九章电力系统内部过电压电力系统内部过电压 中国石油大学中国石油大学 薛永端薛永端内部过电压：内部过电压：电力系统中，因为断路器的操作、事故或其它原因，系统参数发生变化，引起电磁能量振荡转换或传递所出现的超过正常运行电压的电压升高。 由于引起内部过电压的电磁能量来自电力系统内部，其幅值与额定电压成正比，工程上内部过电压的大小用内部过电压倍数内部过电压倍数kn表示。最高运行相电压幅值过电压幅值nk最高运行相电压幅值NU32)15. 11 . 1 (内部过电压内部过电压内内部部过过电电压压工频电压升高工频电压升高谐振过电压谐振过电压空载长线电容效应空载

2、长线电容效应甩负荷甩负荷不对称短路不对称短路操操作作过过电电压压切除小电感负荷切除小电感负荷断开小电容负荷断开小电容负荷空载线路合闸空载线路合闸间歇性、弧光接地过电压间歇性、弧光接地过电压暂暂时时过过电电压压线性谐振线性谐振非线性谐振非线性谐振参数谐振参数谐振单相接地内部过电压分类内部过电压分类电力系统操作过电压（电力系统操作过电压（1）操作过电压属于内部过电压。操作过电压属于内部过电压。操作是广义的：操作是广义的：计划性断路器的合闸和跳闸计划性断路器的合闸和跳闸故障时断路器的跳闸故障时断路器的跳闸切：L（空变、L、电动机） C（空线、电容器组） 解列合：空线35kV及以下中性点不接地系统发生

3、单相弧光接地时，及以下中性点不接地系统发生单相弧光接地时，不大的电容电流流经接地点，产生时燃时灭的电弧。不大的电容电流流经接地点，产生时燃时灭的电弧。相当于开关的反复操作相当于开关的反复操作 弧光接地过电压弧光接地过电压操作引起暂态过程，电磁能量发生转化，出现过电压操作引起暂态过程，电磁能量发生转化，出现过电压 。 由于操作过电压幅值与系统额定电压有关，因此电压等级越高的系由于操作过电压幅值与系统额定电压有关，因此电压等级越高的系统操作过电压值越高。统操作过电压值越高。系统的绝缘水平系统的绝缘水平220kV220kV及以下及以下330kV330kV及以上及以上雷电过电压雷电过电压操作过电压操作

4、过电压主要主要我国规程规定：我国规程规定： 操作过电压倍数操作过电压倍数353560kV60kV及以下（非直接接地）系统及以下（非直接接地）系统 4.04.0110110220kV220kV（直接接地）系统（直接接地）系统 3.03.0330kV330kV系统系统 2.752.75500kV500kV系统系统 2.02.0（或（或2.22.2）750kV750kV及及1000kV1000kV系统系统 1.61.6限制操作过电压措施：断路器带并联电阻、限制操作过电压措施：断路器带并联电阻、MOAMOA、高压并联电抗器、高压并联电抗器电力系统操作过电压（电力系统操作过电压（2）主要内容主要内容主要

5、内容：主要内容：第一节第一节 第二节第二节 第三节第三节 第四节第四节 第五节第五节 第六节第六节 9.1 切除小电感负荷过电压切除小电感负荷过电压 断路器开断特点断路器开断特点常见的操作：切除空载变压器、消弧线圈、并联电常见的操作：切除空载变压器、消弧线圈、并联电抗器。抗器。断路器开断特点：断路器开断特点：大电流时，过零点自然灭弧；大电流时，过零点自然灭弧； 如如100A以上的负荷电流或短路电流以上的负荷电流或短路电流小电流时，强行断开，即呈现小电流时，强行断开，即呈现“截流截流”现象现象如为额定电流如为额定电流0.5%5%的励磁电流的励磁电流截流时，电感中储存的磁能将转为电场能被容量很小的

6、截流时，电感中储存的磁能将转为电场能被容量很小的分布电容吸收，致电压升高分布电容吸收，致电压升高产生切除空载变压器过电压的根本原因是断路器的产生切除空载变压器过电压的根本原因是断路器的截流截流现象现象过电压产生的过程（过电压产生的过程（1） 等值电路等值电路断路器闭合时，可忽断路器闭合时，可忽略略CT作用作用断路器断开时，励磁断路器断开时，励磁线圈的电流不能突变线圈的电流不能突变，只能和电容构成回，只能和电容构成回路路设截流瞬间，励磁电设截流瞬间，励磁电流为流为I0，电压为，电压为U0，此时的总能量为：此时的总能量为： 20202121UCILWWWTTCLLT为变压器励磁电感CT为变压器和连

7、接母线对地电容，数百数千pF过电压产生的过程（过电压产生的过程（2）变压器上的最大过电压，出现在磁场能量全部转为变压器上的最大过电压，出现在磁场能量全部转为电场能量的时刻，有：电场能量的时刻，有： 最大过电压是励磁电流最大时截断，即最大过电压是励磁电流最大时截断，即I0=Im（励（励磁电流的峰值），磁电流的峰值），U0=0，有，有 ZT称为变压器的称为变压器的特性阻抗特性阻抗 TTTTTTTCLIUICLUUCILUCW02020max2020max2212121TmTTmZICLIUmax例题例题9-1某变压器某变压器PN=31500kVA，UN=121kV，空载电流为，空载电流为IN的的4

8、%，对地电容为，对地电容为5000pF。计算切除空载变压器的最大可能过。计算切除空载变压器的最大可能过电压值。电压值。AUPIINNN5 . 83%42%42maxHIULmNT373286000TTTCLZkVZIUTm731max过电压影响因素过电压影响因素影响过电压的因素影响过电压的因素断路器性能：断路器性能：断路器的截流能力越强，过电压就越高。即断路器的截流能力越强，过电压就越高。即I0max成为一成为一个重要指标个重要指标触头分开过程中，电弧重燃可使变压器能量向电源释放触头分开过程中，电弧重燃可使变压器能量向电源释放，过电压降低，过电压降低变压器性能变压器性能变压器变压器LT越大、越

9、大、CT越小，则过电压越高越小，则过电压越高变压器的相数、绕组连接方式、铁芯结构、中性点接地变压器的相数、绕组连接方式、铁芯结构、中性点接地方式、断口电容，以及连接线等方式、断口电容，以及连接线等过电压限制措施过电压限制措施限制过电压的措施限制过电压的措施在断路器的主触头上并高值电阻在断路器的主触头上并高值电阻（线性或非线性，数万欧姆）（线性或非线性，数万欧姆）为何要两个开关？为何要两个开关？注意分析，合闸和分闸的先后顺序注意分析，合闸和分闸的先后顺序。先合电阻先合电阻Q2、再合主触头、再合主触头Q1减小变压器的特性阻抗：减小变压器的特性阻抗：增大电容：改变绕组结构、增加静增大电容：改变绕组结

10、构、增加静电屏蔽电屏蔽减小电感：铁芯使用优质导磁材料减小电感：铁芯使用优质导磁材料采用避雷器保护采用避雷器保护9.2 切除小电容负载过电压切除小电容负载过电压 切除小电容负载过电压产生机理切除小电容负载过电压产生机理常见操作：切除空载长线、电缆，断开电容器组。常见操作：切除空载长线、电缆，断开电容器组。过电压的产生：在恢复电压作用下，触头一次或多次重燃，过电压的产生：在恢复电压作用下，触头一次或多次重燃，产生过电压产生过电压 断路器触头分离后，电弧熄灭，断路器触头分离后，电弧熄灭，触头两极间存在两个相互竞争的过程：电压的上升触头两极间存在两个相互竞争的过程：电压的上升&绝缘的恢复绝缘的恢复二者

11、都和时间有关二者都和时间有关如果触头间电压上升速度小于绝缘恢复速度，电弧就如果触头间电压上升速度小于绝缘恢复速度，电弧就不重燃不重燃如果触头间恢复电压上升速度超过了介质强度的恢复速度，电弧就如果触头间恢复电压上升速度超过了介质强度的恢复速度，电弧就可能发生可能发生重燃重燃，在线路上出现过电压。，在线路上出现过电压。如果断路器灭弧能力越差，重燃概率越大，过电压幅值就越如果断路器灭弧能力越差，重燃概率越大，过电压幅值就越高（高（3倍以上）且持续时间很长（倍以上）且持续时间很长（0.51个周期）。个周期）。220kV及以下系统绝缘水平考虑过电压时，主要以切空线过电压为依及以下系统绝缘水平考虑过电压时

12、，主要以切空线过电压为依据据切除小电容负载过电压的产生（切除小电容负载过电压的产生（1）断路器闭合时，因感抗断路器闭合时，因感抗容抗，电流呈现容性，故容抗，电流呈现容性，故Uc约等约等于电源电压于电源电压忽略容升效应忽略容升效应触头分开时，电弧在工频电流过零时熄灭，此时线路电压触头分开时，电弧在工频电流过零时熄灭，此时线路电压U为最大值，设为为最大值，设为+Um电弧熄灭后，电容电荷无处泄漏，使触头电弧熄灭后，电容电荷无处泄漏，使触头B和线路维持残和线路维持残压压+ Um半个周期后，触头半个周期后，触头A随电源变为随电源变为- Um ，两个触头间的恢复，两个触头间的恢复电压为电压为2 UmU(t

13、),Ls为电源电势和电感为电源电势和电感 LT,CT为线路电感和电容为线路电感和电容切除小电容负载过电压的产生（切除小电容负载过电压的产生（2）如果触头不能耐受恢复电压、发生复燃，将引起电磁振荡如果触头不能耐受恢复电压、发生复燃，将引起电磁振荡，形成过电压，形成过电压 复燃后的电压电流为高频振荡过程，振荡频率复燃后的电压电流为高频振荡过程，振荡频率 根据根据已知起始电压为已知起始电压为+ Um ，将具有的稳态电压为，将具有的稳态电压为- Um ，则振荡过程的，则振荡过程的最大过电压（瞬时值）为：最大过电压（瞬时值）为： 如果在高频振荡电流首次过零时，电弧熄灭，则电容如果在高频振荡电流首次过零时

14、，电弧熄灭，则电容CT保持过电保持过电压压 -3 UmTLC100max22UUUUUUUUw起始稳态起始稳态稳态）（max()3UUUUU 切除小电容负载过电压的产生（切除小电容负载过电压的产生（3）如果电弧多次重燃，则电容（线路）电压将按照如果电弧多次重燃，则电容（线路）电压将按照+5，-7，+9变化变化电弧多次重燃电弧多次重燃是切除空载线路产生危险过电压的根本原因是切除空载线路产生危险过电压的根本原因影响过电压的因素影响过电压的因素 实际过电压没有理论分析的严重。实测数据表明：超过实际过电压没有理论分析的严重。实测数据表明：超过3的的过电压概率很小过电压概率很小电弧重燃时，电源电压不一定

15、是反极性的最大值电弧重燃时，电源电压不一定是反极性的最大值重燃后的电弧不一定在高频电流首次过零时熄灭，如第二次过零或重燃后的电弧不一定在高频电流首次过零时熄灭，如第二次过零或工频过零时熄灭，则残压将小很多，且极性也可能相反。工频过零时熄灭，则残压将小很多，且极性也可能相反。线路存在电晕及电阻等损耗线路存在电晕及电阻等损耗影响过电压的因素影响过电压的因素 断路器性能：触头的重燃次数。近年已大幅减少。断路器性能：触头的重燃次数。近年已大幅减少。电网中性点接地方式：中性点非有效接地方式中，三相断路器不同电网中性点接地方式：中性点非有效接地方式中，三相断路器不同期将使中性点发生偏移，使某相过电压特别高

16、一些，约高期将使中性点发生偏移，使某相过电压特别高一些，约高20%母线有多条出线时，过电压较小：母线有多条出线时，过电压较小：电弧重燃瞬间，电容电荷将分配给其他线路，降低起始电压电弧重燃瞬间，电容电荷将分配给其他线路，降低起始电压线路侧装有电磁式电压互感器（线路侧装有电磁式电压互感器（PT）等设备，过电压低：电容电荷）等设备，过电压低：电容电荷有放电通道有放电通道限制过电压的措施限制过电压的措施 采用不重燃断路器：压缩空气断路器、采用不重燃断路器：压缩空气断路器、SF6断路器等断路器等并联分闸电阻并联分闸电阻R（10003000欧）。欧）。两种接法两种接法分析两个开关的动作先后顺序分析两个开关

17、的动作先后顺序线路首末端装设避雷器线路首末端装设避雷器 9.3 空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压 基本状况基本状况空载线路合闸操作分为：正常合闸与自动重合闸，空载线路合闸操作分为：正常合闸与自动重合闸，二者起始条件不同，出现的过电压幅值差异较大。二者起始条件不同，出现的过电压幅值差异较大。其中三相重合闸产生的过电压最严重。其中三相重合闸产生的过电压最严重。在超高压和特高压电网中，空载合闸已成为电网绝在超高压和特高压电网中，空载合闸已成为电网绝缘水平的决定性因素缘水平的决定性因素缘由：切除空载线路的过电压曾经是电网绝缘的决定性缘由：切除空载线路的过电压曾经是电网绝缘的决定性因素，随着断路器灭

18、弧性能改善，切除空载线路的过电因素，随着断路器灭弧性能改善，切除空载线路的过电压幅值已显著降低。压幅值已显著降低。切断空载线路过电压最大过电压只测到切断空载线路过电压最大过电压只测到1.19倍倍而合闸空载线路最大过电压达而合闸空载线路最大过电压达2.03倍倍 不同合闸的过电压大小不同合闸的过电压大小综合分析，单相计划性重合闸过电压最低，自动综合分析，单相计划性重合闸过电压最低，自动 重重合闸次之，三相重合闸过电压最高合闸次之，三相重合闸过电压最高单相重合闸时，无不同期问题、耦合电压低；暂态单相重合闸时，无不同期问题、耦合电压低；暂态分量将通过一个损耗大、衰减快的零序回路。分量将通过一个损耗大、

19、衰减快的零序回路。合闸：先合相过电压将耦合到后合相，使之带有一合闸：先合相过电压将耦合到后合相，使之带有一定初始值。定初始值。三相重合闸：初始值最大三相重合闸：初始值最大。 影响合闸过电压的因素影响合闸过电压的因素 合闸相角：是一个随机值，遵从统计规律。合闸相角：是一个随机值，遵从统计规律。与断路器合闸速度、合闸过程中的预击穿特性有关。与断路器合闸速度、合闸过程中的预击穿特性有关。线路残余电压值：残余电荷的极性、大小。线路残余电压值：残余电荷的极性、大小。合闸电源电压为峰值且残余电压异极性时，过电压最大合闸电源电压为峰值且残余电压异极性时，过电压最大线路侧线路侧PT具有阻尼作用，可使线路电荷在

20、重合前释放，具有阻尼作用，可使线路电荷在重合前释放，可降低过电压可降低过电压回路损耗：线路电阻损耗、电晕损耗。回路损耗：线路电阻损耗、电晕损耗。另：断路器的同期性、母线出线数、空载线路的另：断路器的同期性、母线出线数、空载线路的电容效应等电容效应等 限制合闸过电压措施限制合闸过电压措施 控制合闸相角。控制合闸时电源电压控制合闸相角。控制合闸时电源电压的角度，在两端电位同极性时合闸的角度，在两端电位同极性时合闸国外已研制成功：检测端口，在同电位瞬国外已研制成功：检测端口，在同电位瞬间合闸的断路器间合闸的断路器在断路器主触头上并联合闸电阻在断路器主触头上并联合闸电阻R一般取值：一般取值：40010

21、00欧姆，低值电阻欧姆，低值电阻为何要两个开关？为何要两个开关？注意分析，合闸的先后顺序。先合电阻、注意分析，合闸的先后顺序。先合电阻、再合主触头再合主触头电阻热容量大，寿命有限，维修工作量大电阻热容量大，寿命有限，维修工作量大线路首末端装设避雷器线路首末端装设避雷器线路侧线路侧PT，超高压电网中并联电抗器，超高压电网中并联电抗器、静止无功补偿装置（削弱长线电容、静止无功补偿装置（削弱长线电容效应）效应） 9.4 间歇电弧接地过电压间歇电弧接地过电压 基础知识基础知识我国中压配电网主要是非有效接地我国中压配电网主要是非有效接地单相接地是最主要故障形式单相接地是最主要故障形式单相接地故障点电弧电

22、流大小与电单相接地故障点电弧电流大小与电弧的发展关系弧的发展关系接地电流接地电流5A时，电弧会迅速自行熄时，电弧会迅速自行熄灭，电网即可恢复正常运行；灭，电网即可恢复正常运行；接地电流较大（接地电流较大（30A以上）时，一般以上）时，一般形成持续性电弧接地；形成持续性电弧接地；接地电流大于接地电流大于5A但小于但小于30A时，将会时，将会出现间歇性电弧接地。出现间歇性电弧接地。间歇性电弧将引起电力系统状态瞬间歇性电弧将引起电力系统状态瞬息改变，导致线路电感电容产生电息改变，导致线路电感电容产生电磁振荡，在健全相和故障相均产生磁振荡，在健全相和故障相均产生过电压过电压间歇电弧接地过电压的分析过程

23、间歇电弧接地过电压的分析过程故障点首次击穿时的过电压故障点首次击穿时的过电压设定击穿时刻：按最严重情况设计设定击穿时刻：按最严重情况设计计算故障瞬间的初始值计算故障瞬间的初始值计算故障后的稳态值计算故障后的稳态值计算过电压：计算过电压：=2倍的稳态值倍的稳态值-初始值初始值电流过零时灭弧后的对地电容上电流过零时灭弧后的对地电容上的残余电荷的残余电荷分为：工频电流过零熄灭、暂态电分为：工频电流过零熄灭、暂态电流过零熄灭流过零熄灭故障点重燃后的过电压故障点重燃后的过电压按最严重情况设定重燃时刻按最严重情况设定重燃时刻计算重燃瞬间的初始值计算重燃瞬间的初始值计算重燃后的稳态值计算重燃后的稳态值计算过

24、电压：计算过电压：=2倍的稳态值倍的稳态值-初始值初始值故障点首次击穿时的过电压故障点首次击穿时的过电压设故障相电压峰值时（设故障相电压峰值时（t1）发弧，）发弧，发弧前瞬间三相电压（初始值）为：发弧前瞬间三相电压（初始值）为：发弧后瞬间三相电压（稳态值）：发弧后瞬间三相电压（稳态值）：如何求得？如何求得？发弧瞬间为高频振荡过程，健全相最发弧瞬间为高频振荡过程，健全相最大电压为：大电压为：Utu)(11Ututu5 . 0)()(13120)(11tuUtutu5 . 1)()(1312UUUtUtUmm5 . 2)5 . 0()5 . 1( 2)()(1312熄弧后对地电容上的残余电荷（熄弧

25、后对地电容上的残余电荷（1）设为工频电流过零时熄灭。设为工频电流过零时熄灭。对于故障后的容性电流，工频电流将在对于故障后的容性电流，工频电流将在T/2后，即后，即t2=t1+T/2时刻熄弧时刻熄弧 熄弧前瞬间三相电压起始值为熄弧前瞬间三相电压起始值为 对于中性点不接地系统，熄弧后健全相对对于中性点不接地系统，熄弧后健全相对地电荷重新分配到三相中，使三相对地电地电荷重新分配到三相中，使三相对地电荷及电位相等，则中性点电压：荷及电位相等，则中性点电压：通过变压器绕组实现电荷重新分配通过变压器绕组实现电荷重新分配忽略重新分配时的暂态过程忽略重新分配时的暂态过程0)(21tuUtutu5 . 1)()

26、(2322UCUCtUN3/5 . 1*2)(2熄弧后对地电容上的残余电荷（熄弧后对地电容上的残余电荷（2）熄弧后瞬间，三相电压分别为三相交流熄弧后瞬间，三相电压分别为三相交流电压与中性点电压的叠加：电压与中性点电压的叠加： 正常三相交流电叠加一正常三相交流电叠加一Um直流量直流量在熄弧前后，各相电压没有突变，不产在熄弧前后，各相电压没有突变，不产生高频振荡过程生高频振荡过程应注意：三相电容正常运行时总电荷为应注意：三相电容正常运行时总电荷为0；接地后通过故障点注入不平衡电荷；接地后通过故障点注入不平衡电荷；熄弧后无泄漏通道，不平衡电荷将在三熄弧后无泄漏通道，不平衡电荷将在三相间平均分布。相间

27、平均分布。0)()()(2221UUtUtutuNAUtutu5 . 1)()(2322熄弧后三相电压变化熄弧后三相电压变化00.050.40.450.5-2-10123x 104t/sUa Ub UcUaUbUc电弧重燃时的过电压电弧重燃时的过电压熄弧后熄弧后T/2，在，在t3=t2+T/2、故障相电压峰、故障相电压峰值时刻，如再次发弧，则再有过渡过程值时刻，如再次发弧，则再有过渡过程 电弧重燃前，三相电压起始值为电弧重燃前，三相电压起始值为 电弧重燃后，三相新的稳态电压分别为电弧重燃后，三相新的稳态电压分别为与首次发弧后稳态值相同与首次发弧后稳态值

28、相同 电弧重燃过渡过程中，健全相最大电压为电弧重燃过渡过程中，健全相最大电压为： UUUtu2)(31UUUtutu5 . 05 . 0)()(33320)(31tuUtutu5 . 1)()(3332UUUtUtUmm5 . 3)5 . 0()5 . 1(2)()(3332间歇性接地故障过电压总体特点间歇性接地故障过电压总体特点故障相不存在振荡过程，故障相不存在振荡过程，最大过电压为最大过电压为以此类推，每过半个周期发生一以此类推，每过半个周期发生一次熄弧和重燃，则过程相同。次熄弧和重燃，则过程相同。如果高频电流过零时熄灭，过电如果高频电流过零时熄灭，过电压将比工频电流熄弧时更严重压将比工频

29、电流熄弧时更严重高频电流过零时，暂态电压正处于高频电流过零时，暂态电压正处于最大值。熄弧后的电容电荷将更大最大值。熄弧后的电容电荷将更大。实际间歇电弧过电压的特点：实际间歇电弧过电压的特点：过电压最大值比理论分析小。过电压最大值比理论分析小。发弧、熄弧、重燃时刻具有随机性发弧、熄弧、重燃时刻具有随机性，不一定在最大值时刻。，不一定在最大值时刻。相间电容，线路电阻损耗、电晕损相间电容，线路电阻损耗、电晕损耗等耗等危害性很大：持续时间长、波及范危害性很大：持续时间长、波及范围广围广 U2限制间歇性接地过电压的措施限制间歇性接地过电压的措施 过电压的根本原因：中性点电位偏移。消除过电过电压的根本原因

30、：中性点电位偏移。消除过电压，应改变中性点接地方式压，应改变中性点接地方式方法一：采用中性点有效接地方式。方法一：采用中性点有效接地方式。110kV及以上电网多采用有效接地及以上电网多采用有效接地增加线路跳闸率，对中压电网不可取。增加线路跳闸率，对中压电网不可取。方法二：中性点经消弧线圈接地。方法二：中性点经消弧线圈接地。补偿接地电流，使故障点残流减小，促使电弧自行熄灭补偿接地电流，使故障点残流减小，促使电弧自行熄灭，避免间歇性弧光出现，避免间歇性弧光出现 消弧线圈的基本工作原理消弧线圈的基本工作原理 （1）消弧线圈是一电感线圈，提供电感电流补偿线路对地电容消弧线圈是一电感线圈，提供电感电流补

31、偿线路对地电容电流。电流。消弧线圈补偿度（调谐度）：电感电流与电容电流之比消弧线圈补偿度（调谐度）：电感电流与电容电流之比脱谐度脱谐度自振角频率）LCLCCULUIIKCL3/1( ,313/0220222011K故障点电容电流 （THPQiiii）10kV110 kVTCCCLRLRLR消弧线圈消弧线圈电流 （Qi）故障点消弧线圈的基本工作原理消弧线圈的基本工作原理 （2）欠补偿：故障电流呈现容性。欠补偿：故障电流呈现容性。 K0 过补偿：故障电流呈现感性。过补偿：故障电流呈现感性。 K1，XL时，由于电容电流时，由于电容电流在电感上的电压升作用，电容电压将比电源电压高在电感上的电压升作用，

32、电容电压将比电源电压高。对于分布参数的线路，每一段对于分布参数的线路，每一段dx上，都有同样的效上，都有同样的效应。应。对于有限大电源，有：线路末端电压对于有限大电源，有：线路末端电压线路首端电线路首端电压压电源电压电源电压估算最严重的工频电压升高时，电源内阻应按最小估算最严重的工频电压升高时，电源内阻应按最小运行方式取。运行方式取。属于暂时过电压属于暂时过电压不对称短路引起的工频电压升高不对称短路引起的工频电压升高 不对称短路故障分为：单相接地，两相接地并短路不对称短路故障分为：单相接地，两相接地并短路两相接地短路故障概率较小，一般以单相接地故障为主两相接地短路故障概率较小，一般以单相接地故

33、障为主健全相上工频电压升高的原因：长线的电容效应，短路电健全相上工频电压升高的原因：长线的电容效应，短路电流的零序分量作用流的零序分量作用对对310kV中性点绝缘系统，零序阻抗为容性，健全相工频中性点绝缘系统，零序阻抗为容性，健全相工频电压升高约为额定线电压的电压升高约为额定线电压的1.1倍倍避雷器灭弧电压按避雷器灭弧电压按110%UN选择，称为选择，称为110%避雷器避雷器中性点经消弧线圈接地的系统，过补偿状态下，零序阻抗中性点经消弧线圈接地的系统，过补偿状态下，零序阻抗为感性、幅值大，健全相工频电压接近额定线电压为感性、幅值大，健全相工频电压接近额定线电压采用采用100%避雷器避雷器对中性

34、点直接接地的系统，零序阻抗为感性、幅值较小，对中性点直接接地的系统，零序阻抗为感性、幅值较小，健全相工频电压升高约为额定线电压的健全相工频电压升高约为额定线电压的0.8倍倍采用采用80%避雷器避雷器对于对于330kV以上系统，线路距离长，由于电容效应，线路以上系统，线路距离长，由于电容效应，线路末端可能超过末端可能超过80%UN 突然甩负荷引起的工频电压升高突然甩负荷引起的工频电压升高 机电暂态过程。而非电磁暂态过程。机电暂态过程。而非电磁暂态过程。电压升高的机理一：磁链守恒，励磁绕组磁通不电压升高的机理一：磁链守恒，励磁绕组磁通不变，感应电流的去磁突变变，感应电流的去磁突变机理二：机械响应慢

35、，机械能大于输出能，机理二：机械响应慢，机械能大于输出能，同时计及三个因素：长线电容效应、单相接地、同时计及三个因素：长线电容效应、单相接地、甩负荷，则工频电压升高可达甩负荷，则工频电压升高可达2倍相电压倍相电压 限制工频电压升高的措施限制工频电压升高的措施 220kV以下电网，一般不需要采取特殊措施。以下电网，一般不需要采取特殊措施。330kV及以上系统则需采取措施及以上系统则需采取措施抑制措施：抑制措施：合理电网接线合理电网接线科学的操作程序科学的操作程序正确设置设置并联电抗器或采用新型静止无功补偿正确设置设置并联电抗器或采用新型静止无功补偿 装置装置我国规定：母线电压升高不超过最高工频相

36、电压我国规定：母线电压升高不超过最高工频相电压的的1.3倍，线路不超过倍，线路不超过1.4倍倍 第十章第十章电力系统绝缘配合电力系统绝缘配合10.1 绝缘配合的基本概念绝缘配合的基本概念绝缘配合的根本任务、基本原则和核心问题绝缘配合的根本任务、基本原则和核心问题绝缘配合的根本任务：正确处理过电压和绝缘这一矛盾，以绝缘配合的根本任务：正确处理过电压和绝缘这一矛盾，以达到优质、安全、经济供电的目的达到优质、安全、经济供电的目的绝缘配合的基本原则：综合考虑电气设备在系统中可能承受绝缘配合的基本原则：综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种作用电压（工作电压和过电压）、保护装置的特性和的各种作用电压（工

37、作电压和过电压）、保护装置的特性和设备绝缘对电压的耐受特性，合理确定设备必要的绝缘水平设备绝缘对电压的耐受特性，合理确定设备必要的绝缘水平，使设备造价、维护费用和绝缘故障损失的总体效益最高。，使设备造价、维护费用和绝缘故障损失的总体效益最高。技术上：处理好各种作用电压、限压措施、设备绝缘耐受能力之间技术上：处理好各种作用电压、限压措施、设备绝缘耐受能力之间的相互配合关系的相互配合关系经济上：协调投资、维护和事故损失三部分费用关系。经济上：协调投资、维护和事故损失三部分费用关系。核心问题：确定各种电气设备的绝缘水平核心问题：确定各种电气设备的绝缘水平绝缘设计的首要前提绝缘设计的首要前提设备所承受

38、的电压：运行电压、工频过电压，雷电和操作过电压设备所承受的电压：运行电压、工频过电压，雷电和操作过电压试验电压分：短时工频和长时间工频试验电压、雷电冲击试验电压试验电压分：短时工频和长时间工频试验电压、雷电冲击试验电压目标：作用电压与绝缘强度的全伏秒特性配合目标：作用电压与绝缘强度的全伏秒特性配合绝缘配合中存在的问题（绝缘配合中存在的问题（1）架空线路与变电所之间的绝缘配合架空线路与变电所之间的绝缘配合早期，取输电线路绝缘水平低于变电所设备绝缘水平早期，取输电线路绝缘水平低于变电所设备绝缘水平线路绝缘自恢复，而变电所设备绝缘不可自恢复线路绝缘自恢复，而变电所设备绝缘不可自恢复大多数过电压源于输

39、电线路大多数过电压源于输电线路线路作为变电所设备的线路作为变电所设备的“避雷器避雷器”现在，输电线路绝缘水平高于变电设备现在，输电线路绝缘水平高于变电设备通过避雷器（特别是通过避雷器（特别是MOA），变电所防雷水平大幅提高），变电所防雷水平大幅提高通过避雷器保护，可以降低变电所设备的绝缘水平通过避雷器保护，可以降低变电所设备的绝缘水平通过线路将雷电波引入变电所避雷器，同时保护线路和设备通过线路将雷电波引入变电所避雷器，同时保护线路和设备但需要限制雷电波的陡度、幅值：进线段保护但需要限制雷电波的陡度、幅值：进线段保护同杆架设的双回线之间的绝缘配合同杆架设的双回线之间的绝缘配合不平衡绝缘方案：一回线路的绝缘子片数少于另一回线不平衡绝缘方案：一回线路的绝缘子片数少于另一回线避免雷击线路引起两回线路同时跳闸停电避免雷击线路引起两回线路同时跳闸停电绝缘水品低的线路起到减压阀的作用绝缘水品低的线路起到减压阀的作用需要选择合适的差距需要选择合适的差距绝缘配合中存在的问题（绝缘配合中存在的问题（2）电气设备的内绝缘和外绝缘之间的绝缘配合电气设备的内绝缘和外绝缘之间的绝缘配合以前：取内绝缘水平高于外绝缘水平以前：取内绝缘水平高于外绝缘水平内绝缘击穿的后果内绝缘击穿的后果远比远比外绝缘闪络严重外绝缘闪络严重有现代避雷器的可靠保护