第4章 电力系统过电压及其保护
电力系统中的过电压保护技术研究
电力系统中的过电压保护技术研究一、引言随着电气设备的不断发展，电力系统保护技术显得越来越重要。
过电压保护技术是电力系统中保护电气设备的主要手段之一，可以保证电气设备正常运行，提高电力系统的安全性、可靠性和稳定性。
因此，研究电力系统中的过电压保护技术具有重要的意义。
二、电力系统中的过电压1. 过电压的来源电力系统中的过电压是指电气设备所受到的电压超过其额定值的现象。
过电压的来源包括：（1）雷电过电压：由于大气中的正电荷和负电荷之间的静电作用而产生的高电压。
（2）操作过电压：由于电力系统的跳闸、合闸等操作引起的电压波动。
（3）失速过电压：由于电力系统中机器失速而引起的电压波动。
（4）负载变化过电压：由于电力系统中负载的变化而引起的电压波动。
2. 过电压的危害电力系统中的过电压会对电气设备造成严重的危害，包括：（1）烧毁电气设备；（2）减短电气设备的寿命；（3）降低电气设备的工作效率；（4）影响电力系统的稳定性。
因此，对电力系统中的过电压进行保护显得尤为重要。
三、过电压保护技术1. 保护原理过电压保护技术是指根据电气设备所能承受的电压范围，利用电力系统中的保护设备，对电气设备进行保护的技术。
电力系统中的过电压保护通常采用以下两种保护方式：（1）欠电压保护：当电压低于正常值时，保护装置会启动，切断电气设备的电源，以保护电气设备的安全。
（2）过电压保护：当电压高于正常值时，保护装置会启动，切断电气设备的电源，以保护电气设备的安全。
2. 保护装置电力系统中常用的过电压保护装置包括：（1）快速切除保护器：快速切除保护器是一种可快速切断电气设备电源的保护装置，常用于对电气设备进行低压保护。
（2）电能释放器：电能释放器是通过电极间的放电来释放能量的保护装置。
（3）过电压保护器：过电压保护器是一种常用的保护装置，常用于对电气设备进行高压保护。
3. 保护策略为了更好地保护电气设备，电力系统中常采用以下保护策略：（1）合理地选择过电压保护装置；（2）合理地设置过电压保护装置的动作值；（3）合理地设置过电压保护装置的动作时间；（4）定期对过电压保护装置进行检测和维护。
电力系统内部和外部过电压
电力系统内部和外部过电压电力系统由于外部（如雷电放电）和内部（如故障跳闸或正常操作）的原因，会出现对绝缘有危害的持续时间较短的电压升高，这种电压升高（或电位差升高）称为过电压。
由雷电活动引起的过电压称为外部过电压（简称外过电压），包括直击雷过电压和感应雷过电压；而由电力系统内部操作和故障引起的过电压称为内部过电压（简称内过电压），包括操作过电压和暂时过电压，其中暂时过电压又分为工频过电压和谐振过电压。
过电压不仅对电力系统的正常运行造成威胁，而且对带电作业的安全也很重要。
因此，在设备绝缘配合、带电作业安全距离选择、绝缘工具最短有效长度以及绝缘工具电气试验标准中都必须考虑这一重要因素。
在带电作业过程中，作业人员除了受到正常工作电压的作用外，还可能遇到内部过电压和雷电过电压。
在《国家电网公司电力安全工作规程（线路部分)》规定：“……如遇雷电（听见雷声、看见闪电)、雪、雹、雨、雾等，不准进行带电作业……”。
因此，带电作业中一般只考虑工作电压和内部过电压的作用，即正常运行时的工频电压、工频过电压和谐振过电压以及操作过电压。
外部过电压外部过电压又称大气过电压，通常是指大气中的雷电活动引起的异常电压。
其中，因直击雷而产生的过电压的幅值与雷电流的幅值、陡度和被击杆塔的波阻抗有关；因感应雷出现的过电压幅值则取决于雷云放电电流值、感应雷电压线路的对地高度和它距落雷点的距离。
雷电行波的陡度很高，在导线上传播时会有明显的衰减，因而沿线各点的过电压幅值是有差异的。
一般来说，落雷点附近的起始雷电压很高。
内部过电压当电力系统内进行开关操作或者发生事故使系统内部参数发生变化时，电力系统将由一种稳定状态过渡到另一种稳定状态，在这个过程中，系统由于内部参数变化而引发电磁能量的振荡、传递和积累，并导致在某些设备上或系统中出现很高的过电压，称为内部过电压。
内部过电压的大小与电网结构、系统容量及参数、中性点接地方式、故障性质、断路器性能、母线出线回路数以及操作方式等因素有关。
电力系统过电压及其保护措施
电力系统过电压及其保护措施电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高。
过电压属于电力系统中的一种电磁扰动现象。
电工设备的绝缘长期耐受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统安全可靠地运行。
在我国电力系统工作运行的过程中，电气设备不仅要承受工作电压，还将会遭受到过电压的伤害以及作用。
这其中的过电压就是作用于电力系统中的电压，而过电压还可以分为两种：一种是内部过电压；另一种是雷电过电压。
这其中由系统中的谐振和开关操作上引起的过电压就是内部过电压，该过电压在数值上已经超过了工作电压的数值；而系统中有雷电所引起的过电压就是雷电过电压。
电力系统过电压的概念 1过电压是指在一般情况下，电力系统经常处于正常工作的状态，而此时的电气设备也在额定的电压下处于绝缘的状态，但是，当遭遇雷击或者由于操作不当、参数配置错误等原因，就会造成电力系统中的一些特定区域的电压值升高，最终超出电力设备的正常运行范围。
过电压分为两种：一种是大气电压；另一种是内部过电压。
而。
此处内容被屏蔽<其中的内部过电压形成的主要原因则是断线和。
弟使所发生的事故，合闸与拉闸时的操作以及一些存在的不可>预测的系统影响因素，但是就是因为这一系列的问题，在电力系统中将会引起运行状态上的变化，从而产生了系统局部性过高电压，最终将会导致电力系统整体遭受到损害。
而内部过电压还可以分为两种：一种是暂态过电压；而另一种是操作过电压，它是由于电力系统中操作故障所引起的，最大的特点是随机性较大；而大气过电压可以分为侵入雷电波、直接雷击、感应雷击这三种过电压，并且该电压还具备冲击能力强、持续的时间短对系统的伤害大等诸多优点。
过电压产生的原因 22.1 操作过电压产生的原因及解决措施内部过电压中的操作过电压不仅具有随机性，还具有很高的频率振荡，并且衰减非常迅速。
其中，这种操作过电压产生的原因有很多，其中包括了以下几点。
电力系统操作过电压
3、电磁式电压互感器饱和引起的谐振过电压
在接有Y0接线的电磁式电压互感器的中性 点不接地系统中，当出现某些扰动，使电压 互感器各相电感的饱和程度不同时，有可能 出现较高的中性点位移电压而激发起谐振过 电压。
常见的扰动有：电压互感器的突然合闸、 由于雷击或其他原因发生瞬间单相弧光接地、 传递过电压
一、一般特征
1、持续时间比较短
2、其幅值与系统相电压幅值有一定倍数关系 3、其幅值与系统的各种因素有关，有强烈的统 计性 4、依据系统的电压等级不同，显示重要性 也不同
5、在超高压系统中，它是决定系统绝缘水 平依据之一
常见类型：
❖ 中性点不接地系统弧光接地过电压 ❖ 空载线路合闸过电压 ❖ 切空载线路过电压 ❖ 切空载变压器过电压
2.按其性质可分为三类
(1).线性谐振 (2).铁磁谐振 (3).参数谐振
二、铁磁谐振的基本原理
1、铁磁谐振
产生谐振条件:
L 1 C
2、物理过程 (1)串联铁磁谐振回路的伏安特性
（2）分析时注意： 产生铁磁谐振的必要条件 正确分析平衡点的稳定性
3.主要特点：
L （1）对于一定的 L0 值当C
二、间隙电弧接地过电压
1、产生原因
在中心点不接地系统中，当一相发生 故障时，故障点的电弧熄灭和重燃（称之 为间隙性电弧）引起电磁暂态的振荡过渡 过程而引起的过电压。（称之为间隙电弧 接地过电压）
2.单相接地电路图及相量图
3、分析
注意几点 （1）应假设某故障相达到最大值时电弧接地， 这是最严重情况 （2）掌握某一状态、某一时间下电压初始值、 稳态值 （3）过电压的最大幅值可用下面公式估算
2、线路较长时 （1）等值电路图
（2）线路距末端X处电压分布
电力系统中的过电压保护研究
电力系统中的过电压保护研究引言：过电压是指电力系统中电压超过额定值的情况，是电力系统中常见的问题之一。
过电压可能对电力设备和系统造成损害，因此过电压保护是电力系统中非常重要的研究课题。
本文将探讨电力系统中过电压的成因，其对设备的影响以及过电压保护技术的研究。
一、电力系统中过电压的成因1. 雷击过电压：雷电是引起电力系统中过电压的主要原因之一。
当雷电发生时，会产生巨大的电流和电压，导致电力系统中的电压迅速上升。
雷击过电压可能会对电力系统中的设备和线路造成严重的损害，因此需要有效的过电压保护措施。
2. 开关操作引起的过电压：在电力系统中，常常需要进行开关操作，如开关电器设备、切换电源等。
这些操作会导致瞬态过电压的产生。
这种过电压通常只持续很短的时间，但其幅值可以非常高，可能对设备造成损害。
3. 接地故障引起的过电压：接地故障是电力系统中常见的故障类型之一。
当电力系统中发生接地故障时，会导致电压在故障点附近迅速升高，形成过电压。
过电压保护需要及时检测到接地故障并采取措施，以保护电力设备和系统的安全。
二、过电压对设备的影响1. 绝缘破坏：过电压可能导致设备绝缘破坏。
当电压超过设备绝缘能力时，会导致绝缘材料受损，进而导致设备故障。
绝缘破坏是过电压对设备最主要的影响之一，因此需要通过过电压保护来预防绝缘破坏的发生。
2. 设备损坏：过电压还可能导致设备的其他损坏。
例如，过电压可能导致电线过热，甚至燃烧，从而损坏设备。
此外，过电压还可能导致电子元件的损坏或过早老化。
因此，过电压保护是保护设备的重要手段。
三、过电压保护技术的研究1. 放电管保护：放电管是一种常用的过电压保护器件。
放电管具有低电压工作、大电流放电的特点。
当电压超过设定值时，放电管会迅速导通，将过电压放电到地。
放电管可作为开关保护电路的一部分，对电力系统的过电压提供有效的保护。
2. 电容器保护：电容器也可用于过电压保护。
电容器具有储能能力，在过电压发生时，电容器可以吸收部分电能，从而减轻过电压对设备的影响。
电力系统过电压及其保护
操作过电压
在电力系统中进行操作（如开关操作 ）时产生的过电压。
操作过电压通常发生在电力系统的开 关操作过程中，如开关的开合、变压 器分接头的调整等。这些操作可能会 在系统中产生瞬态的电压波动。
工频过电压
由于电力系统的故障或其他原因导致的工频电压异常升高。
工频过电压通常是由于电力系统的故障，如线路短路、变压 器故障等，导致系统的工频电压异常升高。这种过电压可能 对电力设备和系统造成严重损坏。
限制过电压的措施需要根据具体情况进行选择和实施，以达到最佳的保 护效果。
05
案例分析
某地区电力系统过电压案例
案例背景
过电压类型
某地区电力系统在运行过程中多次发生过 电压现象，给电网安全带来严重威胁。
该案例涉及雷电过电压、操作过电压和暂 时过电压等多种类型。
案例经过
案例分析
在一次雷雨天气中，该地区电力系统受到 雷电过电压冲击，导致部分设备损坏，电 网运行受到影响。
03
过电压的危害
对设备的危害
设备损坏
过电压可能导致电气设备绝缘层 击穿，造成设备损坏或永久性故 障。
降低设备寿命
频繁的过电压冲击会加速设备老 化，缩短设备使用寿命。
对运行的影响
电力中断
过电压可能引起保护装置动作，导致 大面积停电或电力供应中断。
稳定性问题
过电压可能影响电力系统的稳定性， 增加系统振荡和崩溃的风险。
绝缘配合的目的是提高设备的绝缘水平，降低设备损坏的风险，同时减少维修和更 换设备的成本。
限制过电压的其他措施
除了避雷器和绝缘配合外，还可以采取其他措施来限制过电压，如改善 接地系统、加强设备维护和检修等。
改善接地系统可以降低雷电和操作过电压对设备的影响，提高设备的耐 压能力。加强设备维护和检修可以及时发现和处理设备存在的隐患和缺 陷，避免设备在运行过程中发生故障。
过电压问题及其解决方案
过电压问题及其解决方案
过电压问题是指电力系统中发生的电压超过设定值的情况。
过电压可能会对设备和系统造成损坏，甚至引发火灾。
造成过电压的原因有多种，包括：
1. 突然断电后的电力恢复：当电力突然中断后，电力系统重新供电时可能会发生过电压。
2. 电力系统故障：如电源线路短路、电路设备故障等，可能导致过电压。
3. 外部原因：如雷击等外部因素可能导致过电压。
解决过电压问题的一些常见方法和措施包括：
1. 安装过电压保护装置：通过安装过电压保护装置，可以有效地减轻或消除过电压对设备和系统的损坏。
2. 设备选择：在设计和选择电气设备时，可以考虑选择具有过电压保护功能的设备。
3. 接地保护：保持系统的良好接地状态，可以有效地减少过电压的发生。
4. 使用稳压设备：通过使用稳压装置可以调整电压，确保电压处于安全范围内。
5. 定期检测和维护：定期对电力系统进行检测和维护，及早发现和解决潜在的过电压问题。
总之，要解决过电压问题需要从多个方面入手，包括装置安装、设备选择、接地保护和定期检测维护等方面，以确保电力系统的安全运行。
电力系统过电压及其防护
暂时 过电压
操作 过电压
工频电压升高
空载长线的电容效应 不对称短路 突然甩负荷
谐振过电压
线性谐振 铁磁谐振 参数谐振
切断空载线路
切断空载变压器
空载线路合闸
间歇电弧接地
一. 概述
在电力系统中，除了雷电过电压外，还经常出现另一 类过电压：内部过电压。顾名思义，它的产生根源 在电力系统内部，通常都是因为系统内部电磁能量 的积累和转换而引起。按照产生的原因，内部过电 压可以分为操作过电压和暂时过电压。一般操作过 电压持续时间在0.1s以内，而暂时过电压持续时间 要长得多。
A = 1 − uC (0) Uϕ
当 uC (0) = −U ϕ
U C = 3U ϕ
uC
≈ 3U ϕ
0
t
二. 影响过电压的因素
1. 合闸相角
2. 残余电压
3. 回路损耗
三. 限制过电压的措施
1. 控制合闸相角 2. 加装并联合闸电阻 3. 线路首末端装设避雷器
同步开关（Synchronous Switching）
3.3 空载线路合闸过电压
一. 产生过电压的基本过程
1. 正常合闸
L s QF
1 2
LT
1 2
LT
L QF
~u
CT
⇒~ u
CT uC
L
=
Ls
+
1 2
LT
u = U ϕ cos ω t
由等值电路：
L
di dt
+ uC
=u
i = CT
du C dt
初始条件：
uC (0) = 0
t = 0 :i = CT
第七讲：电力系统内部过电压及其防护
电力系统过电压
三、防雷设备的安装要求
防雷设备安装如下
1、避雷针
1）阀型避雷器的安装要求 2）管型避雷器的安装要求
5、装设自动重合闸装置
线路遭受雷击时，会发生相间短路，装设自动重合闸后， 只要调整好，有60%~70%的雷击跳闸能自动重合成功，提高 供电的可靠性。
二、变、配电所防雷措施
1、10kV变、配电所应在每组母线和每回架空线路上装设阀 型避雷器。 装设规定（227-228页）
2、低压线路终端的保护
措施（228页） 3、架空管道上高压雷电波侵入的防护（228页）
雷击过雷电感应：很高的雷电过电压使外部间隙被击穿， 接着内部间隙被击穿，雷电流通过接地装置泄入大地。
3、选择: 选择管型避雷器时
开断续流的上限不应小于安装处短路电流最大有效值。 开断续流的下限不大于安装处短路电流的可能最小值。 外部间隙S2的最小值：3kV为8mm，6kV为10mm，10kV为15mm
三、保护间隙 1、缺点
保护性能差，灭弧能力小，容易造成接地短路故障 为提高供电可靠性：装保护间隙的线路上有自动重合 闸装置
2、结构（图示羊角型间隙结构） 一个电极接线路，另一个电极接地。接地引下线还串 联一个辅助间隙。 电力变压器的保护间隙装在高压熔断器的内侧，靠近 变压器的一侧，因为间隙放电后，熔断器能迅速熔断 以减少变电所、线路断路器的跳闸次数，缩小停电范 围。
（三）氧化锌避雷器
结构：由氧化锌压敏电阻构成。每一块压敏电阻从制成时就 有它的一定开关电压（叫压敏电阻） 工作原理： 正常的工作电压下：（即小于压敏电压）压敏电阻值很 大，相当于绝缘状态。 冲击电压作用下：（大于压敏电压） ，压敏电阻呈低值 被击穿，相当于短路状态。然而压敏电阻被击状态，是可以 恢复的；当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状 态。 雷击时：雷电波的高电压使压敏电阻击穿，雷电流通过 压敏电阻流入大地，使电源线上的电压控制在安全范围内， 从而保护了电器设备的安全。
高电压技术》课程习题及参考答案
《高电压技术》课程习题及参考答案绪论1.现代电力系统的特点是什么？答：机组容量大；输电容量大，距离长；电网电压达到750KV的特高压；高压绝缘和系统过电压的问题愈显突出。
2.高电压技术研究的内容是什么？答：（1）高压绝缘及高压试验方法（2）系统过电压的产生及防护第1章高电压绝缘1.电介质的电气性能有哪些？答：电介质的电气性能包括极化，电导，损耗，击穿。
2.固体介质击穿有哪些类型？各有什么特点？答：固体介质击穿类型有：电击穿，热击穿，电化学击穿电击穿：击穿电压很高，过程快，与设备的温度无关；热击穿：击穿过程较长，击穿电压不高，与环境温度和介质自身品质有关；电化学击穿：设备运行时间很长，在电、热、化学的作用下，绝缘性能已经较差，可能在不高的电压下击穿。
3.什么是绝缘子的污闪？防止污闪的措施有哪些？答：污秽的绝缘子在毛毛雨或大雾时发生的闪络，称为污闪。
防止污闪的措施有：定期清扫绝缘子；在绝缘子表面上涂一层憎水性的防尘材料；增加绝缘子片数或使用防污绝缘子。
第2章高电压下的绝缘评估及试验方法1.表征绝缘劣化程度的特征量有哪些？答：耐电强度，机械强度，绝缘电阻，介质损失角正切，泄漏电流等2.绝缘缺陷分哪两类？答：绝缘缺陷分为：集中性和分布性两大类。
3.绝缘的预防性试验分哪两类？答：非破坏性（绝缘特性）试验和破坏性试验两类。
4.电介质的等值电路中，各个支路分别代表的物理意义是什么？答：纯电容支路代表无损极化，电容支路代表有损极化，纯电阻支路代表电导支路。
5.测量绝缘电阻的注意事项有哪些？答：1）被试品的电源及对外连接线应折除，并作好安全措施2）对被试品充分放电3）兆欧表的转速保持120转/ 分4）指针稳定后读数5）对于大电容量试品，应先取连接线，后停表。
6）测试后对被试品放电7）记录当时的温度和湿度。
6.试比较几种基本试验方法对不同设备以及不同的绝缘缺陷的有效性和灵敏性。
答：测量绝缘电阻能反映集中性和分布性的缺陷，适用任何设备；测量泄漏电流能更灵敏地反应测绝缘电阻所发现的缺陷；测量介质损失角正切能发现绝缘整体普遍劣化及大面积受潮。
电力系统过电压保护措施
电力系统过电压保护措施过电压是指电力系统中超过额定电压的暂态或持续的电压波动。
过电压的出现对电力设备和电力系统的稳定运行造成严重威胁，甚至可能导致设备损坏甚至爆炸。
为了保护电力系统的稳定运行和延长设备的使用寿命，采取一系列过电压保护措施是非常必要的。
以下是常见的电力系统过电压保护措施。
1. 绝缘配合过电压保护系统中的绝缘配合是一种预防措施，用于限制和分散过电压的传播，并确保电力设备以及电力系统的绝缘性能。
例如，通过合理的绝缘设计和选择适合的介质材料，可以减少设备在过电压下的受损风险。
2. 接地保护接地是电力系统中最常用的过电压保护手段之一。
通过将设备和系统的中性点连接到地面，可以有效地将过电压引到地下，并将其散逸。
这样可以防止过电压对设备和系统产生破坏性影响。
3. 避雷器保护避雷器是一种专门用于过电压保护的设备，可以有效地限制过电压对电力系统的影响。
避雷器的工作原理是通过在电力系统中引入一个带有气体放电装置的均压阻抗，以吸收和释放过电压能量。
这样可以防止过电压继续扩大并达到设备承受能力。
4. 电压驱动保护电压驱动保护是通过监测电力系统的电压水平来实施的一种过电压保护措施。
当监测到电压超过设定阈值时，电压驱动保护装置会发出报警信号，并触发相应的保护动作，如切断电路或降低负荷。
这可以防止过电压继续传播到其他部分，并保护电力设备的安全运行。
5. 发电机过电压保护在电力系统中，发电机是最容易受到过电压影响的设备之一。
为了保护发电机免受过电压的损害，可以采取一系列相应的保护措施。
例如，安装过电压自动补偿装置，使发电机在过电压事件发生时能够自动补偿电压，并防止进一步的损害。
总之，电力系统过电压保护措施是确保电力系统稳定运行的重要手段。
通过合理的绝缘配合、接地保护、避雷器保护、电压驱动保护以及发电机过电压保护等措施的综合应用，可以有效地预防和限制过电压对电力设备和电力系统的损坏。
电力系统运行单位应该在工作中高度重视过电压保护，并根据实际情况选择合适的保护手段，以确保电力系统的安全稳定运行。
电力系统过电压
电力系统过电压一、电力系统过电压过电压是电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压、可能危害绝缘的异常电压，属于电力系统中的一种电磁扰动现象，是电力系统中电路状态和电磁状态的突然变化所致。
两种类型过电压：1、雷电过电压：直击雷过电压、感应雷过电压2、内部过电压：操作过电压、暂时过电压内部过电压能量来源于系统本身，幅值以系统最大工作相电压幅值Uph.m 的倍数k来表示。
k0值约为1.3-4.0，其大小与系统参数、断路器性能、中性点接地方式等一系列因素有关。
1、操作过电压操作过电压：电力系统由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的过电压称为操作过电压。
操作过电压产生的原因：电力系统状态发生突变，使系统从一种电磁状态过渡到另一种电磁状态，在这种过渡中会出现电磁振荡，电磁能与静电能在电感性与电容性元件中以电路固有频率交替转换，以致在电气设备上出现过电压。
常见操作过电压的种类：（1）空载线路合闸与重合闸过电压（2）切除空载线路过电压（3）切断空载变压器过电压（4）弧光接地过电压（1）空载线路合闸与重合闸过电压当断路器突然合上时，在回路中会发生角频率的高频振荡过渡过程，电容C（即线路）上的电压可能达到最大值：1）空载线路合闸过电压如果合闸前电容C 上还有初始电压，合闸后振荡过程中的过电压有可能达到3E m（如采用线路自动重合闸时就可能有这种情况）。
2）重合闸过电压2、切除空载线路过电压空载线路属于电容性负载，由于切断过程中断路器触头间交流电弧的重燃而引起的电磁振荡，使线路出现过电压。
考虑最严重的情况下：（1）工频电流在t1时刻熄灭，此时线路仍保持残余电压Uc=+Em；（2）在t2-t3时间段，高频电弧第一次重燃后熄灭，此时，线路电压经过振荡后达到-3Em；（3）在t4-t5时间段，高频电弧第二次重燃并熄灭，此时，线路电压经过振荡后达到了5Em；（4）如此推演，直至电弧不再重燃、电流最终切断为止。
高压断路器加装并联电阻的作用空载线路合闸时，辅助断口D2先接通，长线经合闸电阻Rb接入电源，振荡得到阻尼。
电力系统过电压及其保护 PPT
例2：t=0时刻，A点有 一个幅值为50kV的
无限长直角波沿线 路传播， B点有一 个幅值为50kV、持 续时间1us的截断波 沿线路传播，A点、 B点距离O点都为 300米，问：1~4us， A、B、O三点的电 压分别是多少？
例3：t=0时刻，A点有一个 u=50t的无限长斜角波沿 线路传播， A点、B点距 离O点都为300米，问： 1~4us，A、B、O三点的 电压分别是多少？
例题
例1：两平行导线系统，若雷击于 避雷线（导线1），导线2对地绝 缘，则雷击时相当于有一很大的 电流注入导线1，此电流将引起电 压波u1自雷击点沿导线1向两侧运 动，试求导线2上的电压u2。
解：此系统可列出下列方程
u1=z11i1+z12i2
u2=z21i1+z22i2
因为导线2对地是绝缘的，故i2=0,于是得：
§4.2行波的折、反射
电力系统中常会遇到具有分布参数的长线与另一条具有不同波阻 抗的长线或集中阻抗相连的情况。例如在一条架空线与一条电缆 相连接的情况下，波从一条线路向另一条线路传播时，在节点处 会产生波的折射和反射。
设U1q，i1q是沿线路1传播的前行电压波设和电流波；U2q，i2q是前行波 到达节点发生折射后传到线路2上的前行电压波和电流波；U1f，i1f是前 行波在节点处发生反射后沿线路1返回的反行电压波和反行电流波。
解：因为3、4、5是对地绝缘 的，故i3=i4=i5=0,可得方程
u1=z11i1+z12i2 u2=z21i1+z22i2 u3=z31i1+z32i2 u4=z41i1+z42i2 u5=z51i1+z52i2 由于两根避雷线是对称的，故u1=u2,i1=i2,z11=z22, 于是导线3与避雷线之间的耦合系数是
电力系统中的过电压与过流保护
电力系统中的过电压与过流保护1.引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，它为人们提供了稳定、可靠的电力供应。
然而，在电力系统运行过程中，由于各种原因，如天气变化、设备故障等，都有可能引发过电压和过流现象，给电力设备和系统带来严重的损害甚至造成事故。
为了保护电力设备和系统的安全稳定运行，过电压与过流保护显得尤为重要。
2.过电压保护过电压是指电力系统中电压超过额定值的临时瞬变现象。
过电压的产生原因有很多，例如雷击、开关操作、电力负荷变化等。
当系统遭受过电压冲击时，电力设备可能受到电弧击穿、绝缘破坏等严重损害。
为了保护电力设备免受过电压的影响，电力系统采用了过电压保护装置。
过电压保护装置通常采用的方法包括避雷器、过电压自动开关和过电压继电器等。
避雷器是一种用来吸收或降低过电压的设备，通过将过电压引到大地，保护电力设备不受损害。
过电压自动开关则是一种根据电压变化自动切断电路的设备，以保护电力设备不受过电压的侵害。
过电压继电器作为一种智能保护装置，能够检测到系统中的过电压情况，并通过控制开关等方式将过电压隔离或直接短路，保护电力设备。
3.过流保护过流是指电力系统中电流超过额定值的现象，其原因主要包括电力设备故障、短路故障和负荷过大等。
过流会导致电力设备过热、绝缘损坏等，甚至引起火灾和爆炸。
为了保护电力设备免受过流的影响，电力系统采用了过流保护装置。
过流保护装置通常采用的方法包括熔断器、过流继电器和差动保护等。
熔断器是一种能够根据电流变化自动切断电路的设备，它利用高阻抗元件引起电流过大时的瞬间熔断，从而保护电力设备。
过流继电器是一种能够检测到系统电流异常的装置，它能够通过控制开关等方式切断电路，以防止过流对电力设备造成损害。
差动保护是一种利用电流差动原理来判断系统中是否存在故障的保护方式，通过测量系统中的电流差值来检测是否存在过流情况，从而及时进行保护动作。
4.过电压与过流保护的配合过电压保护和过流保护在电力系统中起着互补的作用。
电力系统中电气设备绝缘的过电压及其保护
电力系统中电气设备绝缘的过电压及其保护一般情况下，如果电力系统的工作状态和运行表现正常的话，那么此时的电气设备在正常的工作电压下状态应该是绝缘的，但是如果遇到了雷击或者是因为操作的失误使仪器发生了意外的故障的话，就会因此而导致在系统中的局部电压超出了额定的范围，那么这种现象就被称之为过电压。
可将这种过电压分为两种，内部的过电压和大气过电压。
内部过电压的发生原因一般是因为在对电气设备进行操作的过程中，由于人为的原因操作失误，或者是线路在使用的时候由于长时间没人管理而发生了短路或者接地的现象而使局部电压突然上升而超出了规定的范围，由此产生的现象会对整个系统造成一定的危害，归结起来内部过电压的发生原理是因为在系统内部的电磁能过度集中和发生震荡所引起的。
一般将内部过电压分为静态情况下的过电压和操作过电压，对于这两种过电压很好解释，静态过电压就是由于在运行的过程中，由于系统的运行故障而造成的过电压，而其中的操作过电压就是因为在对设备进行操作的过程中，人为的原因导致的操作失误而使电压上升，这种情况的发生具有随机性较强的特点。
而大气过电压一般被划分三种情况，感应雷引起的过电压、直接雷引起的过电压和侵入雷引起的过电压，由这三种方式引起的过电压在时间上比较短，是其中的特点，但是所带来的冲击力是非常的大的，对于系统所造成的伤害是非常强的，它们所引发的破坏程度是和雷电的变现强度有着非常大的关系的，与设备在电压上的等级是没有多大关系的。
1.雷电过电压分为直击雷过电压和感应雷过电压。
直击雷过电压由雷电流通过被击物在阻抗上产生的压降和兼有雷电通道的电磁场的感应电压共同组成，其幅值极高；感应雷过电压是在输电线路附近地面遭到雷击时，由电场和电磁场的剧烈变化形成的过电压，这种过电压多数为正极性，波前时间约l0us，其幅值一般不大于500kv，对60kv 以下的线路有击穿的危险。
2.内部过电压电力系统在正常运行过程中，由于人为的开关操作或故障引起的工作状况发生改变，这样会就在变化过程中引起系统内部的电磁能发生振荡，这就是所谓的内部过电压。
电力系统过电压的防护措施
电力系统过电压的防护措施引言：电力系统过电压是指电力系统中电压超过额定值的现象，可能对电力设备和系统造成严重损坏。
为了保护电力系统的正常运行和设备的安全性，必须采取一系列的过电压防护措施。
本文将介绍几种常见的过电压防护措施，以确保电力系统的稳定运行。
一、过电压的原因过电压通常由以下几个原因引起：1. 外部原因：如雷击、电网故障、电力负荷突变等。
2. 内部原因：如电力设备故障、电力系统操作失误等。
二、过电压防护措施1. 避雷器的应用避雷器是一种常见的过电压防护设备，用于保护电力设备免受雷击和电网故障引起的过电压。
避雷器能够迅速将过电压引入地，保护设备免受损坏。
在电力系统中，避雷器通常安装在变压器、母线、电缆等关键设备的进出线路上。
2. 过电压保护装置的应用过电压保护装置是一种自动保护设备，能够监测电力系统中的电压，并在电压超过设定值时迅速切断电路，以保护设备免受过电压的影响。
过电压保护装置通常安装在电力系统的关键位置，如变压器、发电机、电缆等。
3. 耐压等级的选择在设计电力系统时，应根据系统的工作电压和设备的耐压等级选择合适的设备。
设备的耐压等级应大于系统中可能出现的最高电压，以确保设备在过电压情况下不会损坏。
4. 接地系统的建设良好的接地系统是防止过电压的重要手段之一。
通过合理设计和建设接地系统，可以将过电压迅速引入地，保护设备免受损坏。
接地系统应包括接地网、接地极、接地装置等。
5. 过电压监测与维护定期对电力系统进行过电压监测和维护是防止过电压的有效手段。
通过监测系统中的电压变化，及时发现并处理可能引起过电压的故障，以保护设备的安全运行。
6. 教育与培训加强对电力系统过电压防护的教育与培训，提高工作人员的安全意识和技能水平，是确保过电压防护措施有效实施的重要环节。
工作人员应了解过电压的危害性，掌握正确的操作方法和应急处理措施。
结论：电力系统过电压的防护措施是确保电力系统安全运行的重要保障。
通过合理应用避雷器、过电压保护装置，选择合适的耐压等级，建设良好的接地系统，定期监测和维护电力系统，加强教育与培训，可以有效预防和减少过电压对电力设备和系统的损害。
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一、分析
因为在节点处只能有一个电压和电流，所以得：
u1q u1 f u2q
i1q i1 f i2q
求解方程组得
U 2q
u1q z1
(
u1 f z1
)
u2q z2
2Z 2 U1q uU 1q Z1 Z 2
U1 f
Z 2 Z1 U 1q u u1q Z1 iq i f
uq Z iq u f Z i f
为什么前行波的电压与电流总是同极性， 而反行波的电压和电流是异极性呢？
定义：正电荷沿着x的正方向形成的电流 波的极性为正。
例题
例1：t=0时刻，A、 B 两点分别有一个幅值 为50kV的无限长直角 波沿线路传播， A点、 B点距离O点都为300米， 问：1~4us，A、B、O 三点的电压分别是多 少？
随着电网的发展，单相弧光接地形成的内部过 电压对电网威胁较大，为限制单相接地的电容 电流采用中性点经消弧线圈接地系统；随着电 网的发展，消弧线圈可能发生谐振过电压，系 统改为中性点直接接地，此时对电网威胁较大 的内部过电压是切空载线路形成的过电压；磁 吹避雷器和氧化锌避雷器出现后既满足雷电防 护的要求、又满足切空载线路形成的过电压的 要求，但在330kV及以上系统合空载线路形成的 过电压的威胁又突出出来…….
i2 q
2Z1 i1q i i1q Z1 Z 2
i1 f
Z1 Z 2 i1q i i1q Z1 Z 2
由公式可以看出，当Z2小于Z1时，U2q 比U1q的幅值低；反之，U2q 比U1q 的幅值高。
例 题
例1：一条线路末端开路，t=0时 刻，A点一幅值为U1的无限长 直角波沿线路传播， U1求到 达接地点时，U2q、U1f分别是 多少？
例题
例2：一条线路末端接地，t=0时 刻，A点一幅值为U1的无限长 直角波沿线路传播， U1求到 达接地点时，U2q、U1f分别是 多少？
例3：Z1=400Ώ、Z2=500Ώ， U1=500V，AB两点距o点 都为300米，求1~4us，A、 B、O三点的电压分别是 多少？
例4：条件同例3，求 1~4us，A、B、O三点 的电压分别是多少
图中 r0是导线单位长度的电阻，C0是单位长度导线的对地电容， 当线路首端有一无限长直角波入侵时，线路上每点的电压、 L 0是单位长度导线的电感，g0是单位长度导线的漏电导。 电流分别是多少？
二、波动方程
通过推导，可以得出任意一点电压和电流分别为：
x x u u q (t ) u f (t ) v v
L0 C0
x i u ( t ) 对应欧姆定律，定义 q q v
L0 uq Z C0
x i f u f (t ) v
则
L0 u f ( Z ) C0
为波阻抗
i iq i f
L0 并定义 Z C0
4、关于波阻抗
通常单导线架空线路的波阻抗Z=500Ω左右，计及电晕 的影响时，取400 Ω左右。由于分裂导线和电缆的L0较 小及C0较大，故分裂导线架空线路和电缆的波阻抗都较 小，电缆的波阻抗约为十几欧到几十欧不等。
两侧求导得
v
dx dt
所以V是速度。就是沿着X的正方向 以速度V前进的前行波。同样uf是沿 着X的反方向前进的反行波，即线路 上任意一点的电压为前行波电压加上 反行波的电压。V称为波速.
2、关于波速
3、电流方程
x x i uq (t ) u f (t ) v v
例2：t=0时刻，A点有 一个幅值为50kV的 无限长直角波沿线 路传播， B点有一 个幅值为50kV、持 续时间1us的截断波 沿线路传播，A点、 B点距离O点都为 300米，问：1~4us， A、B、O三点的电 压分别是多少？
例3：t=0时刻，A点有一个 u=50t的无限长斜角波沿 线路传播， A点、B点距 离O点都为300米，问： 1~4us，A、B、O三点的 电压分别是多少？
§4.2行波的折、反射
电力系统中常会遇到具有分布参数的长线与另一条具有不同波阻 抗的长线或集中阻抗相连的情况。例如在一条架空线与一条电缆 相连接的情况下，波从一条线路向另一条线路传播时，在节点处 会产生波的折射和反射。
设U1q，i1q是沿线路1传播的前行电压波和电流波；U2q，i2q是前行波到 达节点发生折射后传到线路2上的前行电压波和电流波；U1f，i1f是前行 波在节点处发生反射后沿线路1返回的反行电压波和反行电流波。
第四章 线路和绕组中的波过程
§ 引言：电力系统是由一系列具有分布参数的线路、母线、 4.1无损单导线中的波过程
变压器和发电机等组成的，所以电力系统过电压的形成 一、等值电路 与分布参数电路中的过渡过程有关。分布参数中的过渡 过程就是电磁波的传播过程，简称波过程。本章就是介 绍这一过程的规律的。
x x i [uq (t ) u f (t )] v v L0 C0
1、电压方程的含义
以uq为例，假设当T1时刻，线路上 位置X1的点电压数值为U，当时间 由T1变到T2时，具有相同电压值U 的点必然满足：
t1 x1 x t2 2 v v
并能依此得出：
t1 x x1 t n n 常数 v v
二、彼得逊等值电路
根据
u 2q
可得
2Z 2 u1q Z1 Z 2
z1 z2 u2 q 2u1q z1 z2
条件：只有前行波、 没有反行波，或反行 波尚未到达节点
例4：t=0时刻，A点有 一个u=50t-50（t-1）的 斜角平顶波沿线路传 播， A点、B点距离O 点都为300米，问： 1~4us，A、B、O三点 的电压分别是多少？
例5：t=0时刻，A点有 一个u=50t-50(t-1)的 斜角平顶波沿线路传 播， B点有一个幅值 为50kV、的无限长直 角波沿线路传播，A 点、B点距离O点都 为300米，问：1~4us， A、B、O三点的电压 分别是多少？