电力系统内部过电压-工频过电压（高电压技术）

9-1电力系统的工频电压升高9-2谐振过电压9-3操作过电压第九章电力系统内部过电压

9-3-1切断空载线路过电压9-3-2空载线路合闸过电压9-3-3切除空载变压器过电压9-3-4电弧接地过电压第九章电力系统内部过电压概述

一、内部过电压的概念（产生的原因）R、L、C电力系统=电源

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由于断路器的操作或系统故障，使系统参数发生变化，由此引起系统内部电磁能量的振荡转化或传递而发生的电压升高。或者说电力系统内部状态发生改变而产生的电磁暂态过程电力系统过电压二、电力系统过电压的分类外部过电压内部过电压直击雷过电压感应雷过电压侵入波过电压切空线过电压操作过电压工频过电压谐振过电压暂时过电压合空线过电压电弧接地过电压切空变过电压空载长线路末端电压升高不对称短路健全相上电压升高甩负荷过电压线性谐振过电压铁磁谐振过电压参数谐振过电压K=f(系统容量、断路器性能、电网结构、中性点运行方式、母线出线数、电网运行方式…)因此，K具有强烈的统计性。通常地，K=1.6~4三、内部过电压的表示方法内部过电压的能量来源于系统本身，所以其幅值与系统标称电压成正比。一般用内部过电压倍数K表示过电压大小。35－60kV及以下系统≯4.0110－220kV系统≯3.0330kV系统≯2.75500kV系统≯2.0（或2.2）750kV及1000kV系统≯1.6

1、意义：（1）对≤220KV系统，由大气过电压决定系统的绝缘水平（2）对≥330KV系统，主要由内部过电压决定系统的绝缘水平

2、方法（1）实测记录（2）模拟计算如采用TNA分析仪、EMTP软件包。

四、研究内部过电压的意义及方法出现末端电压升高现象，其沿线电压分布为x——线路上任意点与线路末端的距离(km);U1——线路首端电压(kV);l——线路首末端总长度（km);α——相位系数，对于架空线路，约为0.06°/km。一、空载长线路的电容效应9-1电力系统的工频电压升高线路电容电流增大了，电容效应更明显。或者说，XS的存在，犹如增加了线路长度。所以在电力系统运行中要注意，对单电源供电线路，估算最严重的工频电压升高，应取最小运行方式时的XS值为依据。对双电源供电线路，线路两侧断路器必须遵循一定的操作程序：线路合闸时，先合电源容量较大的一侧，后合电源容量较小的一侧；线路切除时，先切容量较小的一侧，后切容量较大的一侧。限制空载长线路末端电压升高措施在超高压输电线路中，通常用并联电抗器补偿线路电容电流，削弱线路的电容效应，限制工频电压升高。并联电抗器可安装在线路末端、两侧或中间。二、不对称接地引起的工频电压升高采用对称分量法，通过序网络进行分析健全相对地电压升高现象，其过电压为α——单相接地系数。单相接地时故障点非故障相对地电压与故障前故障相对地电压之比。X0——从故障点看进去的网络零序电抗X1——从故障点看进去的网络正序电抗Un——系统最大工作线电压——系统最大工作相电压讨论：1、在3~10KV系统中，X0/X1值通常在（-20~-∞）范围内，故α≤1.9

因此，3~10KV系统的工频电压升高可达系统最大线电压Un的1.1倍2、在35~60KV系统中，中性点通常经消弧线圈接地，欠补偿时X0为很大的容抗（X0/X1→-∞），过补偿时X0为很大的感抗（X0/X1→+∞），故α→1.732

因此，35~60KV系统的工频电压升高可达系统的最大线电压Un的1.0倍3、≥110KV系统中，X0为不大的正值，通常X0/X1≤3，故α≤1.3。

因此，≥110KV系统的工频电压升高可达系统的最大线电压Un的0.8倍甩负荷后1）发电机次暂态电动势不变（磁链不变原理）2）空载线路的电容效应3）发电机的短时超速→电动势和频率上升三、甩负荷引起的工频过电压四、工频过电压对电力系统的影响1、其大小将直接影响操作过电压的幅值。2、其大小将影响保护电器的工作条件和效果。3、其持续时间长，对设备绝缘及其运行性能有重大影响（如造成污闪、铁芯过热、电晕及电磁干扰等）。在我国超高压系统中，要求工频过电压：线路侧：不大于1.4倍最高运行相电压母线侧：不大于1.3倍最高运行相电压高电压技术—工频过电压工频过电压的概念1

工频过电压对电力系统的影响2工频过电压产生的原因（形式）3工频过电压的主要影响因素4目录CONTENTS

工频过电压的主要限制措施5工频过电压了解原子的结构及电离的概念学习目标一般了解不对称接地引起工频过电压的形成机理及限制措施了解研究工频过电压的意义了解工频过电压的种类一般了解空载长线路末端电压升高的形成机理及限制措施了解工频过电压的概念一般了解甩负荷引起的工频过电压的形成机理及限制措施01工频过电压概述

概念：工频过电压是指电力系统在正常或故障时可能出现频率为工频或接近工频、幅值超过最大工作相电压的电压升高，也称为工频电压升高。在合闸后0.1s前的一段时间内，出现具有高幅值、强阻尼的高频振荡操作过电压。在0.1s后的一段时间内，由于发电机自动电压调整器的惯性，发电机的暂态电势Ed保持不变，再加上空载线路的电容效应，使电压升高，约在1.0s后，由于发电机的自动电压调整器开始发挥作用，母线电压逐渐下降。在合闸后的0.1~1.0s时间内的电压升高，具有工频过电压的性质，称为暂态工频电压升高。在2~3s以后，系统进入稳定状态，这时的工频电压升高为稳态工频电压升高。案例我国第一个500kV输变电系统中，实测得到的某336km空载线路合闸过电压随时间变化的曲线。1.工频过电压的概念工频电压升高的大小将直接影响操作过电压的幅值。工频电压升高的大小影响保护电器的工作条件和保护效果，例如避雷器的额定电压是由工频电压升高决定的。工频电压升高持续时间长，对设备绝缘及其运行性能有重大影响，例如油纸绝缘内部游离、污秽绝缘子闪络、铁心过热、电晕及其干扰等。2.工频过电压对电力系统的影响

213高压空载长线路的电容效应发电机突然甩负荷不对称接地故障3.工频过电压产生的原因（形式）

系统运行方式、接线结构、中性点接地方式及故障点的位置电源容量、线路参数和线路长度采用的并联电抗器的补偿度及安装位置电源的励磁特性、调压特性和阻尼装置特性，原动机的调速系统、制动系统特性3.工频过电压的主要影响因素利用并联电抗器补偿空载线路的电容效应利用静止补偿装置(SVC)限制工频过电压采用良导体地线降低输电线路的零序阻抗改善发电机的励磁特性和调压、阻尼系统特性以及原动机的调速、制动系统特性采取合适的中性点接地方式和合理的操作程序4.工频过电压的主要限制措施工频过电压的限制在我国超高压系统中，要求工频过电压不超过：线路侧母线侧不大于1.4倍最高运行相电压不大于1.3倍最高运行相电压02几种工频过电压形式简介1.空载长线路的电容效应出现末端电压升高现象，沿线电压分布为线路上任意点与线路末端的距离(km);线路首端电压(kV);线路首末端总长度（km);相位系数，对于架空线路，约为0.06°/km。1.空载长线路的电容效应1.空载长线路的电容效应线路电容电流增大了，电容效应更明显。或者说，XS的存在，犹如增加了线路长度。所以在电力系统运行中要注意，对单电源供电线路，估算最严重的工频电压升高，应取最小运行方式时的XS值为依据。对双电源供电线路，线路两侧断路器必须遵循一定的操作程序：线路合闸时，先合电源容量较大的一侧，后合电源容量较小的一侧；线路切除时，先切容量较小的一侧，后切容量较大的一侧。1.空载长线路的电容效应限制空载长线路末端电压升高措施在超高压输电线路中，通常用并联电抗器补偿线路电容电流，削弱线路的电容效应，限制工频电压升高。并联电抗器可安装在线路末端、两侧或中间。2.不对称接地引起的工频电压升高2.不对称接地引起的工频电压升高采用对称分量法，通过序网络进行分析，健全相对地电压升高，其过电压为α——单相接地系数。单相接地时故障点非故障相对地电压与故障前故障相对地电压之比。——系统最大工作相电压Un——

系统最大工作线电压2.不对称接地引起的工频电压升高X0——从故障点看进去的网络零序电抗X1——从故障点看进去的网络正序电抗2.不对称接地引起的工频电压升高在3~10KV系统中，X0/X1值通常在（-20~-∞）内，故α≤1.9。工频电压升高可达系统最大线电压Un的1.1倍在35~60KV系统中，中性点通常经消弧线圈接地，欠补偿时X0为很大的容抗（X0/X1→-∞），过补偿时X0为很大的感抗（X0/X