直流输电中的过电压及其防护
高压直流输电线路的继电保护技术
高压直流输电线路的继电保护技术
随着电网规模的不断扩大和电力负荷的增加，高压直流输电线路的建设和应用变得越
来越广泛。而这些高压直流输电线路不仅存在着高电压、大电流、长距离等诸多技术难题，还需要应对各种异常情况，如短路故障、过电压等问题。因此，在保证高压直流输电安全
稳定运行的同时，采用有效的继电保护技术显得尤为重要。
高压直流输电线路的继电保护主要是指对线路故障进行检测、识别并对其进行保护的
技术手段。常用的继电保护技术包括过流保护、过电压保护、短路保护等。下面将对这些
技术进行介绍。
1. 过流保护
高压直流输电线路因其工作状态和设计方式的特殊性，过流保护在其中的应用尤为关键。过流保护的主要作用是检测电路中的电流是否超出设定值，并在超过设定值时及时切
断故障区域的电源，以保护设备和线路的安全运行。在高压直流输电线路中，过流保护通
常采用电流互感器进行检测，同时需要设置合理的过流动作时间和灵敏度。当线路中出现
过电流情况时，过流保护装置会立即作出反应并切断受影响的部分，从而降低故障的影响
范围，保障线路的正常运行。
高压直流输电线路中存在着各种不同形式和性质的过电压现象，如雷击过电压、谐波
过电压和地电压等。这些过电压会对设备和线路造成严重的损害，因此需要设置过电压保
护装置加以防护。过电压保护的主要作用是在线路出现过电压时进行保护，防止电压过高
而导致的设备或线路元件损坏。过电压保护通常采用闪络器等设备进行检测和保护，同时
需要合理地设置动作保护范围和起动时间，以保证保护的及时性和准确性。
3. 短路保护
总而言之，高压直流输电线路的继电保护技术是保障线路安全稳定运行的重要保证。
电力系统继电保护原理 第十二章 高压直流输电系统的保护
一般高压直流输电系统主要包括以下6大类元件。
• （1）换流器。
– 直流输电系统的关键设备，实现交流-直流和直流-交流 的变换。
– 换流器的主要元件是阀桥和换流变压器。 – 阀桥包含6脉波或12脉波的高压阀，它们依次将三相交
流电压连接到直流端，实现相应的变换； – 换流变压器实现交流系统和直流系统之间的连接，向
直流线路操作过电压 直流过电压
整流侧交流系统故障 逆变侧交流系统故障
交流电压下降，直流电压、电流可能相应下降，不对称故障 时有较大的非特征性谐波
交流电压下降，可能引起换相失败，不对称故障时有较大的 非特征谐波
• 在故障发生开始，控制系统会迅速做出响应，对故障的发 展有一定的抑制作用
• 采用不同控制系统时，直流系统的暂态性能也略有不同， 这是直流输电的特点之一。
• 在研究保护策略时，除交直流模型外，必须结合相应的控 制系统。
第二节 直流输电系统保护原理与配置
一、直流线路故障过程
直流架空线路发生故障时，从故障电流的特征而论， 短路故障的过程可以分为初始行波、暂态和稳态三个阶段。 1、初始行波阶段
- 与交流输电线路故障时的波过程相似，直流输电线故障后，沿线路的 电场和磁场所储存的能量相互转化形成故障电流行波和相应的电压行 波。
- 电流行波幅值取决于线路波阻抗和故障前瞬间故障点的直流电压值。 - 线路对地故障点弧道电流为两侧流向故障点的行波电流之和，此电流
直流电源过电压过流保护电路
直流电源过电压、欠电压及过流保护电路
该保护电路在直流电源输入电压大于30V或小于18V或负载电
流超过35A时，晶闸管都将被触发导
通，致使断路器QF跳闸。图中，YR
为断路器QF的脱扣线圈；KI为过电
流继电器。
带过流保护的电动自行车无级调速电路
图中，RC为补偿网络，以改善电动机的力矩特性。具体数值由实验决定。
电路如图16-91所示。它适用于电动自行车或电动三轮车。调节电位器RP，可改变由555
时基集成电路A组成的方波发生器的方波占空比，达到调速的目的。Rs是过电流取样电
阻，当电动机过载时，Rs上的压降增大，使三极管VTz导通，触发双向晶闸管V导通，分
流了部分负载，从而保护了功率管VTi。
过流保护用电子保险的制作电路图
本电路适用于直流供电过流保护，如各种电池供电的场合。
如果负载电流超过预设值，该电子保险将断开直流负载。重置电路时，只需把电源关掉，然后再接通。该电路有两个联接点(A、B标记)，可以连接在负载的任意一边。
负载电流流过三极管T4、电阻R10和R11。A、B端的电压与负载电流成正比，大多数的电压分配在电阻上。当电源刚刚接通时，全部电源电压加在保险上。三极管T2由R4的电流导通，其集电极的电流值由下式确定：VD4=VR7+0.6。因为D4上的电压(VD4)和R7上的电压(VR7)是恒定的，所以T2的集电极电流也是恒定。该三极管提供稳定的基极电流给T3，因而使其导通，接着又提供稳定的基极电流给T4。保险导电，负载有电流流过。当电源刚接通时，电容器C1提供一段延时，从而避免T1导电和保持T2断开。
HVDC过电压
5.3 限压装置
HVDC系统限压装置曾经历三个发展阶段： ——直流避雷器问世之前（1966年以前）； ——直流SiC避雷器研制成功之后（1966年以后）； ——金属氧化物避雷器（MOA）问世后（1973年以后）。 5.3.1 保护间隙 保护间隙结构简单、价格便宜、坚固、几乎具有无限的通流能力， 但是它的放电电压不稳定，而且没有自灭弧能力。在现代直流避雷器问世以前， 某些早期的直流输电工程曾采用它作为主要的保护装置，虽然它没有自灭弧能 力，但只要有完善的控制调节系统与之配合，它的动作并不至于造成停电事故。 5.3.2 直流避雷器运行条件的特点 直流避雷器的运行条件和工作原理与交流避雷器有很大的差别，这 主要是交流避雷器有电流经过自然零值的时机可利用来切断续流，而直流避雷 器没有电流自然过零的时机可资利用，只能依靠磁吹使火花间隙中的电弧拉长、 冷却，以提高其电弧电阻与电弧电压，采取强制形成电流零值的灭弧方式。由 于直流系统中电流不过零，电压中含有高次谐波，再加上直流输电线路很长或 接有较长的电缆段，所以直流避雷器的负担是很重的。
3
4
2. 直流输电架空线路的防雷保护
虽然直流架空线路上的雷电过电压的产生机理及防 护措施均与交流架空线路相似，但由于直流线路仍具有某些独 特性能，使我们对交、直流线路的耐雷要求不应一视同仁： 直流输电系统处理故障的手段比较多样化，从而使 直流线路上发生雷击闪络的后果不象交流线路那样严重： —— 定电流调节器使故障电流的增大倍数远小于交 流线 路。 —— 控制调节系统自动快速地完成降压、去能、灭 弧、 再起动等程序，消除故障，恢复正常送电。 —— 为了提高再起动的成功率，还可采用“多次自 动再 起动”，甚至“降压再起动”。例如巴西 5 ±600kV伊泰 普工程在直流线路发生接地故障时，采用三
交直流混联电网过电压保护运用
环球市场/电力工程
-106-
交直流混联电网过电压保护运用
1.冯占稳
2.姜 枫
3.李典阳
4.杜彦强
1，2，3.国网辽宁省电力有限公司 4.国网辽宁电力科学研究院
摘要：当前，高压直流输电由于其技术和经济上的优势，在我国远距离大容量输电和大区互联中得到了广泛的应用，在交直流混联电网中，直流系统与交流电网之间通过相互作用而形成的新电气特征，将会影响到交流电网的继电保护动作。交流保护与直流保护的协调及配合作为交直流混联电网继电保护应用中另一个关键问题，尚未引起足够重视，成为电网安全运行的隐患。基于此，文章就交直流混联电网过电压保护运用进行分析。
关键词：交直流混联电网；过电压保护；运用1 交直流混联电网过电压保护
研究发现，关于交流电网和直流系统的过电压保护，其通常从电网的过电压水平、故障特征和运行特征等角度进行整定，因此，前者未将直流系统的适应性和过电压的影响考虑进来，而后者未将交流电网的过电压和过电压保护考虑进来。关于交直流混联电网过电压保护的协调原则，笔者主要从以下方面加以论述。
1.1 在换流站中，与交流母线相连的无功补偿设备数量庞大，因此，当直流侧换流器闭锁或交流侧断路器跳闸引起甩负荷时，剩余的无功功率便会产生工频过电压。对此，通常通过直流系统保护动作来消除过电压，但在动作电压与时间上，直流系统过电压保护与交流电网过电压保护之间应相互配合，进而满足选择性的相关要求。②在策略设计时，直流系统过电压保护应同时考虑到以下两个条件：一次设备的直流运行特征与过电压能力；附近交流电网过电压保护的动作电压与时间，且其中之一为约束条件，以校核直流设备故障所致的工频暂时过电压，进而使过电压的持续时间与幅值降至最低水平及使换流站的交流母线电压在设定范围之内波动，以免关联的交流输电线路过电压保护动作。
地铁直流牵引供电系统过电压保护与绝缘配置
地铁直流牵引供电系统过电压保护与绝缘配置
发布时间：2021-12-21T07:17:44.619Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第15期作者：吴俊霞[导读] 随着地铁系统的快速发展，直流牵引供电系统的应用越来越广泛，开发性能优良、可靠的直流保护十分迫切。
深圳地铁运营集团有限公司广东.深圳 518000摘要：随着地铁系统的快速发展，直流牵引供电系统的应用越来越广泛，开发性能优良、可靠的直流保护十分迫切。文章详细介绍了地铁直流牵引供电系统中使用的几种直流同轴电缆保护方法。组合跳闸保护、重合保护、结构保护的基本保护原理，以及如何根据电流增
量的准确测量区分常见故障情况和所有正常运行情况，并为地铁配备同轴电缆保护装置给出理论依据。
关键词：地铁;直流牵引;供电;过电压保护;绝缘
引言：
地铁直流牵引系统架构的保护是供电系统保护的重点保护，框架保护动作后，共12个断路器跳闸：直流断路器6个，本所高压35kV整流机组两个断路器，以及联跳两邻站4个直流馈线断路器。断路器在结构保护动作后不易重合，会造成接触网大面积停电，危及运营。因此，结构保护的正确动作对于整个牵引供电系统非常重要。钢轨电位限制装置用于监测钢轨电压、限制钢轨电压，保护生命安全。
1、直流牵引系统保护配置原则
对于不同的地铁牵引供电系统，直流牵引系统的保护设备很可能不同，但保护效果是一样的。只要能满足保护要求，为保证供电系统可靠，系统应尽量避免一些保护。由于防护用品的过度提供，一方面会扩大系统项目的投入，另一方面会提高保护配合难度。对于采用第三接触轨供电系统方式的地铁供电系统，由于供电系统电压为1500V，供电系统之间的距离较短，但回路电阻较大，短路容量比较小，存在短路容量与列车牵引负载电流难以区分的情况。由于最初的直流电源保护系统缺乏具有可用性能的保护设备，一般只提供电流和过流保护装置来断开常见故障，保护的效果通常并不理想。
特高压直流中性母线过电压特性及抑制措施
运营探讨
特高压直流中性母线过电压特性及抑制措施
穆星宇
（国网蒙东电力检修分公司，内蒙古锡林浩特
特高压直流输电工程中，直流换流站的绝缘设计是其中一项关键性技术，其目的是保证换流站电气设备
的绝缘水平良好，减少引发绝缘故障的概率，降低运行中的维护费用等。通过介绍几种常见的过电压基本原理，展
开分析中性过电压特性，探讨实际运行中可采取的有效抑制措施。
特高压直流；中性母线；过电压原理；特性；抑制措施
Over-voltage Characteristics and Suppression Measures of UHV DC Neutral Bus
MU Xingyu
State Grid East Inner Mongolia Maintenance Company
In UHV HVDC transmission project，the insulation design of DC converter station is one of the key
the electrical insulation level
reasonable determination can avoid excessive waste of equipment size reduce failure rate and maintenance cost.This paper first introduces the basic principles of several kinds of overvoltage
电流和功率等；第三，引发过电压的故障，以及在操作中出现的阻抗变化等。对于中性点的过电压问题可以采取有效抑制措施，如配置避雷器或采用控制保护系统等。要有效抑制换流站中性母线的过电压，需考虑其绝缘水平和特殊的工作条件，选择使用更加先进的抑制技术和措施。对此，需建立模型加以分析，掌
高压直流输电线路保护的探讨何厚廷
高压直流输电线路保护的探讨何厚廷
摘要：因为电网系统不断的发展，高压直流输电线路使用较为广泛。因为我国
地域特殊，高压输电线路有着十分广阔的前景，电力是可再生的一次能源。因为
电力是清洁无污染的，所以电力现在已经成为了社会能源的主要的需求，社会的
其他领域想要正常的进行，就离不开电力的供应。电力的输送和保护对于社会正
常的生产生活工作的保证来说是十分重要的，本文将探讨高压直流输电线路的保护。
关键词：高压直流；输电线路；保护；
高压电流输电容量大，距离长，现在已经广泛的应用。我国是直流输电的大国，但是相关的技术还不成熟，部分技术还是从外国引进。另外，直流输电的本
身的特点对于线路的继电保护技术要求也是很严格的，如果输电过程中不能进行
有效的保护，使线路发生故障，不利于电力系统的稳定运行。
一、高压直流输电线路
近二十年来,随着我国社会主义经济的持续快速增长,人们对电的连接需求也越来越大。超高压电力输电系统技术已经基本无法完全满足未来我国电力供应的巨
大需求,所以中国的高压直流输电系统技术也将是我国电力系统未来发展的一个必
然趋势。高压直流输电系统技术的广泛应用,既能有效满足我国电力电网需求快速
增长,又能有效减少电网建设投资,优化电力资源配置,减少线损,提高电网正常运行
的安全稳定性。高压直流电信号线路的主要优点之一是使它能用于进行各种远距离、大容量的交流输电。经济性好,可以有效节省运输线路上。但在我国高压直流
线路系统建设运行过程中,系统的运行稳定性不易得到解决。继电保护线路技术应
用是能够保证应用高压直流输电保护线路稳定安全运行的一项关键技术,因此研究
输电线路和绕组中的波过程
波阻抗Z是电压波与电流波之间的一个比例常数
值（0－U ）只需要，波的传播速度为光速c（＝ 波阻抗从电源吸收的功率和能量以电磁能的形式储存在导线周围的媒质中，并为消耗掉。
均匀无损单导线的方程组为：
m 是一个以速度v朝着x的负方向运动的电压反行波。
从电磁场方程组出发来研究比较繁复，方便起见， 三、均匀无损单导线波过程的基本概念
Ø 是一个以速度v朝着x的负方向运动的电压反行波。
为了清晰地揭示线路波过程的物理本质和基本规律，先从理想的均匀无损单导线入手。
(6-5) 一般都采用以积分量u和I表示的关系式，而且必须
(6-5)
用分布参数电路和行波理论来进行分析。 第六章 输电线路和绕组中的波过程
波阻抗Z是电压波与电流波之间的一个比例常数
(6-6)
• 2.功率表达式相同。 架空单导线的L0和C0可由下式求得
过电压的概念：指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。 波阻抗从电源吸收的功率和能量以电磁能的形式储存在导线周围的媒质中，并为消耗掉。 电流波不但与相应的电荷符号有关，而且也与电荷的运动方向有关。
第六章 输电线路和绕组中的波过程
实际输电Ø线波路往过往采用程三相实交流质或双极上直流是输电能，均属量多导沿线系着统。 导线传播的过程，即在导 线周围空间储存电磁能的过程。 第六章 输电线路和绕组中的波过程
直流输电换流阀晶闸管过电压保护研究
直流输电换流阀晶闸管过电压保护研究
发布时间：2021-05-07T16:04:36.150Z 来源：《当代电力文化》2021年第3期作者：朱政静[导读] 高压直流输电具有输送容量大、损耗低等优点，是我国实现能源优化配置的重要途径之一朱政静
西安中车永电电气有限公司，陕西西安 710000摘要：高压直流输电具有输送容量大、损耗低等优点，是我国实现能源优化配置的重要途径之一，也是实现全球能源互联的关键环节之一。现有特高压直流输电工程均采用晶闸管换流阀。晶闸管本身过压和过流能力差，尤其是过压能力，瞬时过电压可能会导致晶闸管的永久性损坏，而且换流阀更换晶闸管需要直流输电系统断电，成本极高，因此有必要对换流阀晶闸管采取必要的过电压保护措施，以提高
直流输电系统的稳定性与可靠性。
关键词：直流输电；换流阀；晶闸管；过电压；保护；分析 1导言
随着高压直流输电技术的快速发展和高压直流换流站的不断建设，国产化技术和设备得到了越来越广泛的应用，目前，核心技术的换流阀设备已经逐步实现了国产化。国家电网公司主要采用的是ABB公司的换流阀技术，如三常、三广、三上工程。在后期的直流工程，如宁东直流工程等，逐渐开始采用AREV A、SIMENS公司的换流阀技术。这几种换流阀技术基本已被国内厂家吸收和转换，现在新建工程基本生产已基本实现国产化。通过多年的运行经验发现原有设计的不足和缺陷，是保障直流换流站安全稳定运行的关键因素。 2换流阀概述换流阀由晶闸管、阻尼电容、均压电容、阻尼电阻、均压电阻、饱和电抗器、晶闸管控制单元等零部件组成。其中，晶闸管是换流阀的核心部件，它决定了换流阀的通流能力（目前国内已研制出6英寸晶闸管，额定通流能力4000安培），通过将多个晶闸管元件串联可得到希望的系统电压。晶闸管的触发方式分为电触发和光触发，ABB和西门子、阿海珐分别是其中的代表。国外换流阀生产厂家主要是ABB和西门子、阿海珐。目前换流阀的生产能力是：许继集团拥有三家换流阀的生产能力、西安西电电力整流器有限责任公司拥有西门子和ABB 的换流阀生产能力。许继集团作为国内换流阀首要生产企业，从20世纪八十年代开始，参与了中国已建成和正在建设的全部十三个直流输电工程的技术引进和设备制造工作，换流阀电压等级从±50千伏～±1100千伏，包括电触发晶闸管换流阀和光触发晶闸管换流阀，产品性能达到目前国际先进水平。
高压直流输电线路的继电保护技术
高压直流输电线路的继电保护技术
1. 引言
1.1 高压直流输电线路的继电保护技术简介
高压直流输电线路的继电保护技术是指在高压直流输电系统中采
用各种保护装置和控制技术，确保系统的安全稳定运行。随着电力系
统的发展和规模的不断扩大，高压直流输电线路的继电保护技术也变
得越来越重要。
传统的交流输电系统采用的保护技术无法直接应用于高压直流输
电系统，因此需要针对直流系统的特点，开发适用于直流系统的继电
保护技术。高压直流输电线路的继电保护技术主要包括故障诊断、故
障隔离和故障恢复等功能，以确保系统在发生故障时能够及时准确地
保护线路和相关设备。
2. 正文
2.1 高压直流输电线路的继电保护技术概述
高压直流输电线路是一种在电力系统中广泛应用的重要输电方式，具有输电效率高、线路损耗低等优点。为了确保高压直流输电线路的
安全运行，继电保护技术发挥着至关重要的作用。
继电保护是电力系统中保护设备和自动化装置的重要组成部分，
其主要作用是在电力系统发生故障时，迅速将故障隔离，并保证系统
的安全和稳定运行。在高压直流输电线路中，继电保护技术需要具备
高速响应、精准判断和可靠动作的特点。
高压直流输电线路的继电保护技术主要包括故障检测、故障定位、故障隔离等功能。通过对电流、电压等参数的监测和分析，继电保护
系统能够及时发现线路中的故障并作出相应的处理。
继电保护技术的不断发展和完善，为高压直流输电线路的安全运
行提供了有力支持。未来，随着电力系统的智能化和数字化进程加快，高压直流输电线路的继电保护技术也将不断创新，提高其可靠性和智
能化水平，更好地适应电力系统的发展需求。
特高压直流输电线路保护方法的研究
特高压直流输电线路保护方法的研究
发布时间：2022-10-30T03:45:19.992Z 来源：《科技新时代》2022年第12期作者：周佳幸
[导读] 直流输电是目前世界上电力大国解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段
周佳幸
国网山西省电力公司超高压输电分公司山西太原 030000
摘要：直流输电是目前世界上电力大国解决高电压、大容量、远距离送电和电网互联的一个重要手段。直流输电将交流电通过换流器变换成直流电,然后通过直流输电线路送至受电端并通过换流器变成交流电,最终注入交流电网。相对交流输电来说,直流输电具有输送灵活、损耗小、能够节约输电走廊、能够实现快速控制等优点。随着经济的快速发展，各个国家地区的耗电量都在迅猛的增加，同样也要求各个国家和地区间的联系越来越紧密，随着输送电的距离增加，输送容量的扩大，特高压直流输电的优点明显的显现出来，从经济和效益的角度考虑，我们不得不发展特高压直流输电。
关键词：特高压直流输电线路；差动保护；改进方案
引言
对特高压直流输电线路差动保护改进，是采用特定电压、电流与电阻之间能等效转换的平衡关系，采用积分算法，把线路两端突变差流当作动作量，把线路两端电压突变差和线路电阻的比值作为制动量，进行改进方案建设。据调查显示，如果出现区外故障时，动作量会严重小于制动量；如果出现内部故障时，动作量会明显超过制动量，结果非常明确。此方案的改进主要就是针对特高压直流输电线路差动保护进行的[1]。
1特高压直流输电线路的保护现状
在我国现如今普遍的输电线路中，较为重要的就是高压直流输电，高压直流输电系统在整个电力供应系统中起着主干作用，是整个供电系统的核心部分。直流供电系统之所以具有这样的地位，与其本身所具备的优点是密不可分的，这种高压直流输电中具备着高效便捷的优点。我国为了能够为企业的生产和国家的建设提供足够的电能，在我国广阔的陆地上建设了大量的供电线路，其中高压直流的供电线路在这之中占有较大的比重，在高压直流线路所通过的地域中难免有一些环境恶劣、气候较差的地区，在这些地区中的线路易受到外界环境的影响，产生线路的损毁从而影响整个地区的高压直流供电。高压直流的线路发生一定的故障不仅仅会降低线路的供电效应，还可能会影响整个电力系统的稳定性，在我国的发展中就发生过多起因线路故障而造成的区域电力的供应不足导致停电的现象[2]。在这些故障发生后，线路的工作人员和研究人员一般都会进行问题的探究和解决，在这些出现的问题中，较多的就是在供电设备的设计中存在问题或者是在原件的制造过程中存在一定的质量问题。这些问题都会对线路的正常运行起着决定性的作用，这些影响线路稳定运行的因素中尤其是以线路的设计影响最大，这种线路的设计是整个线路铺设并加以使用的前提，在设计方案的制作过程中如果设计的线路符合实际的情况，那么在线路的使用中就可以避免很多的故障发生。对于现如今多发的特高压电的线路故障说明我国在线路的保护和线路的设计中依旧还有较多的事情需要做，这些事情完成与否关系到我国的高压直流输电系统能否实现更加稳定，更加可靠的目标。这样研究目标的实现可以为我国的社会价值和经济效益带来极大的好处[3]。
什么是过电压-过电压类别有哪些-电力系统过电压分类
什么是过电压?过电压类别有哪些?电力
系统过电压分类
过电压这块在系统设计中比较重要，特别是500kV电压等级以上设计，但是由于专业性比较强，对其理解也是基于参与工程的过电压专题以及EMTP过电压计算的一个课题，对这块也做一个总结。
一、何谓过电压
所谓过电压，是指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，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。研究各种过电压的起因，预测其幅值，并采取措施加以限制，是确定电力系统绝缘配合的前提，对于电工设备制造和电力系统运行都具有重要意义。
过电压分两类，外过电压和内过电压。外过电压又称雷电过电压、大气过电压。由大气中的雷云对地面放电而引起的。内过电压是电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压，分为工频过电压、操作过电压和谐振过电压。个人涉及的一般都是内过电压分析，外过电压也会尝试稍作总结。
二、工频过电压
工频过电压指系统中由线路空载、不对称接地故障和甩负荷引起的的频率等于工频（50Hz）或接近工频的过电压。
主要是三类原因：1.空载长线路的电容效应；2.不对称短路引起的非故障相电压升高；3.甩负荷引起的工频电压升高。其中1和3经常结合在一起造成过电压。
实际计算过程中，与线路长短、短路容量、有无并联电抗器、故障前负荷都有关系。
为何讨论工频过电压？
直接影响操作过电压的幅值
持续时间长的工频电压升高仍可能危及设备的安全运行（油纸绝缘局放、绝缘子污闪、电晕等）
高压直流输电系统的保护与控制
高压直流输电系统的保护与控制
随着能源需求的不断增长和可再生能源的快速发展，高压直流输电系统作为一
种高效、可靠的能源传输方式正逐渐受到广泛关注和应用。本文将探讨高压直流输电系统的保护与控制措施，以期提高其安全性和稳定性。
一、高压直流输电系统的概述和应用
高压直流输电系统是一种以直流电流传输能量的系统，在能量传输距离远、输
电损耗小、控制方便等方面具有优势。它通常由换流站、输电线路和接收站组成，可以广泛应用于远距离、大容量的能源传输，如跨越海洋、山区等地形复杂的区域。
二、高压直流输电系统的保护措施
保护措施是高压直流输电系统不可或缺的一部分，它主要包括过电压保护、过
电流保护和过温保护等。
过电压保护是指在高压直流输电系统中，当系统中出现电压异常升高的情况时，通过采取相应的保护措施来保护系统的安全运行。其中，最常见的一种保护方法是安装过电压保护器，它可以有效限制电流的上升速度，避免电流超过设定值。
过电流保护是指在高压直流输电系统中，当系统中出现电流异常升高的情况时，通过采取相应的保护措施来保护系统的设备和电源。在实际应用中，通常会采用电流保护器、熔断器等设备，当系统中的电流超过设定值时，这些保护装置将迅速切断电路，避免设备受损。
过温保护是指在高压直流输电系统中，当系统中的温度异常升高时，通过采取
相应的保护措施来保护系统的设备和人员安全。一般情况下，会在关键设备上安装温度传感器，当温度超过设定阈值时，保护装置将切断电路，以防止设备过热。三、高压直流输电系统的控制措施
高压直流输电系统的控制措施主要包括稳压控制、防止电弧故障和故障诊断等。
电力系统过电压保护原理及防护措施
电力系统过电压保护原理及防护措施
摘要：在电力系统的运行中，过电压是一种电磁扰动现象，电力系统中具有分布参数的电路元件主要有架空输电线路、变压器、电缆线路、旋转电机的绕组以及母线。如果线路系统内部出现了误操作或者运行故障、遭到雷击等情况，系统中就会出现电磁暂态的情况，这种情况下就会出现一定程度的过电压。在电力系统的正常运行中，对于导致过电压出现的原因以及对其副值的预测和相关限制措施的研究是相当重要的，只有这样才能使电力系统的设备安全得到有效的保证。本文主要对电力系统中过电压保护的原理进行阐述，并且就如何有效的实现对过电压设备的保护，防止出现过电压的相关措施提出相关的建议。
关键词：电力系统；电压保护原理；防护措施
电力系统中的过电压保护是对提高电气设备安全性能的一种重要措施，在实际的电力系统的运行中，一旦电压超出最大值，受控设备就会将电压降低或者断开电源，从而有效的实现对电气设备的保护。在当前电力系统电器以及设备不断更新和发展的过程中，过电压对电器元件的影响越来越大，由于过电压导致的安全问题也越来越多，供电企业为了确保电力系统运行的安全性和稳定性，就需要不断的强化对过电压的保护性能，提高电力系统的电力技术。下面具体对电力系统的过电压原理和防护措施进行分析。
一、简述电力系统的过电压保护原理
在电力系统的运行中，配电线路中的设备和元件相对比较多，主要有旋转电机的绕组、架空输电线路、母线、变压器以及电缆线路等，如果线路受到雷击的影响，就会对元件和线路造成损害，同时还会使限制各个元件功能的发挥，如果在遭受雷击以后不能对其采取有效的保护措施，那么一些设备要想避免造成雷击，就需要进行避雷针的安装，但是在大型的电力系统中，需要安装避雷针的数量就会增加，这样就会直接导致电力系统运行成本的增加，但是相应的运行效果和平时的维护管理质量也难以得到保障，这种情况下就会使电力系统的安全可靠运行得不到保证。通过上述分析可以看出，在电力系统的运行中，影响其安全运行的最重要的因素就是雷击问题，那么要对其实施有效的保护，就需要从防雷击入手。电力系统中，输电线路的距离往往都比较长，因此受到雷击的频率也比较高。在输电线路的长期运行中，往往其中的瓷绝缘子就会出现“零值”的现象，这种情况下绝缘子的抗电能力就会逐渐趋于失效，一旦出现雷击事件，就会出现断线的事故，要想有效的防止这种现象的出现，一些配电线路中会将硅橡胶合成加铝膜的绝缘子在其中进行使用，但是即使采取这种方式，遇到比较强大的电流，还是会将相应的绝缘子烧熔，最终就会导致绝缘子的作用消失殆尽，这种情况下，为了有效的实现对电力系统输电线路安全运行的保证，就需要在线路和设备上进行过电压保护器的安装。
电力系统过电压及保护基础知识讲解
du2q
2u1q z2
t
eT
dt
L
当t＝0时，陡度最大，即
du2q dt
max
du2q dt
|t0
2u1q z2 L
上式表明，最大陡度与 z1 无关，而仅 z 2由和L所决定，L
越大，则陡度降低越多。
二、无限长直角波通过并联电容
1
u1q
z1 z1 2u1q i1 c
c z2
u2q z2 i2q
其中z
iq
1 z
uq
； if
1 z
u
f
;
L0 ，z具有阻抗的性质，其单位应为欧姆，通
C0
常称z为波阻抗，其值取决于单位长度线路的电感L0 和对地
电 C0容，波阻抗z与线路长度无关，即z并无单位长度的含
义。
将 L0和 C0带入 z
波阻抗z如下式
L0 中，便可得到单导线架空线的 C0
z 1 0 ln 2h 60ln 2h 138log 2h
du2q dt
2 z1c
u1q
e
t T
当t＝0时，陡度最大，即
du2q dt
max
du2q dt
|t0
2u1q z1c
这表明，最大陡度取决于电容c和z1，而与 z 2 无关。从
上述可知，为了降低入侵波的陡度可以使用串联电感或并联 电容的措施。对于波阻抗很大的设备，要想用串联电感来降 低入侵波陡度一般是有困难的，通常用并联电容的办法.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
直流输电中的过电压及其防护
摘要：
直流输电系统和其他电力系统一样，容易受到自然因素的影响而产生各种故障，这些故障的产生与存在严重影响着输电系统的功率，因此需要在线路运行中做好保护措施，保证直流输电系统的正常运行。现阐述输电中的过电压及其防护。
关键词：直流输电，过电压，线路保护
一、高压直流输电系统简介
直流输电技术从20 世纪50 年代在电力系统中得到应用以来，在远距离大容量输电、海底电缆和地下电缆输电以及电力系统联网方面显示出了明显的优点，应用直流输电技术可以提高电力系统的经济指标、技术性能、运行可靠性和调度灵活性等。特别是在20 世纪80 年代以后，大功率电力电子技术及微机控制技术的发展进一步促进了直流输电技术的应用和发展，目前世界上已有60 多项直流输电工程投入运行。
简单的说高压直流输电系统是由整流站、逆变站和直流线路三部分构成，从结构上看就是一个交流—直流—交流形式的电力电子整流电路。高压直流输电技术也是电力电子技术应用于电力系统领域中最早，最成熟的技术。
直流输电系统工作时由交流系统送出的交流功率经由换流器送至整流器把交流功率变换为直流功率，再经由直流输电线路将直流功率传送到逆变站中，通过逆变器把直流转换成交流功率，输送到受电端即交流输电系统。换流站是整流站和逆变站的统称，换流站内设有整流器或逆变器其功能是实现交流电力与直流电力之间的变换。
二、直流输电系统中的过电压
为了说明直流输电系统过电压保护与交流系统的不同之处，需要对直流输电系统内各种可能的过电压进行简单的介绍，由此说明配置各种避雷器的必要性。为了方便，这里把直流系统按空间位置分成三个区域进行分析，即：换流站交流侧、换流站直流侧和直流线路。1.来自换流站交流侧的过电压
（1）暂时过电压
暂时过电压是指持续时间为数个周波到数百个周波的过电压。除直接作用在设备，尤其是避雷器上引起避雷器能量要求上升外，还作为其他故障存在的起始条件，将引起操作过电压上升。在换流站交流母线上产生的暂时过电压主要有以下三种类型。
1）甩负荷过电压。当换流站的无功负荷发生较大改变时，根据网络的强弱，将产生程度不同的电压变化。
2）变压器投入时引起的饱和过电压。换流站内一般装设有大量的滤波器和容性无功补偿设备，与系统感性阻抗在低次谐波频率下可能发生谐振，在变压器投入时引起的励磁涌流在交流母线上产生较高的谐波电压，叠加到基波电压上，造成长时间的饱和过电压。
3）清除故障引起的饱和过电压。在换流站交流母线附近发生单相或三相短路，使得交流母线电压降低到零。在故障期间，换流变压器磁通将保持在故障前的水平；故障清除时，
交流母线电压恢复，电压相位与剩磁通的相位不匹配，将使得该相变压器发生偏磁性饱和。这种饱和过电压成为确定换流站交流母线避雷器能量要求的基本工况之一。
（2）操作过电压
交流母线操作过电压是由于交流操作和故障引起的，具有较大幅值的操作过电压一般只维持半个周波。除影响交流母线设备绝缘水平和交流测避雷器能量外，还可以通过换流变压器传导至换流阀侧，成为阀内故障的初始条件。引起操作过电压的操作和故障有以下几类：1）线路合闸和重合闸。当两端开路的线路在一侧投入到交流系统时，通常在线路末端产生较高的操作过电压，而线路首端的过电压水平相对较低。
2）投入和重新投入交流滤波器或并联电容器。在投入滤波器时，因滤波电容器电压与交流母线电压相位不一致，将产生操作过电压。
3）对地故障。当交流系统中发生单相短路时，由于零序阻抗的影响，会在健全相上感应出操作过电压。对于直流换流站常用的中性点固定接地系统，这种操作过电压一般不太大。
4）清除故障。清除故障也会引起操作过电压，但过电压倍数一般不大。
（3）雷电过电压
换流站交流母线产生雷电过电压的原因有交流线路侵入和换流站直击雷两种。由于换流站一般进线较多，又有较多的交流滤波器等阻尼雷电波的设备，加之装有交流母线避雷器，因此雷电过电压的情况一般没有常规变电所严重。另外，由于换流变压器的屏蔽作用，雷电波不能侵入换流阀侧，因此在通常情况下雷电过电压不作为换流站交流过电压研究和绝缘配合的重点。
2.来自换流站直流侧的过电压
（1）暂时过电压在换流站直流测产生暂时过电压的原因主要有以下两类。
1）交流侧暂时过电压。当换流器运行时，因各种原因在换流站交流母线上产生的暂时过电压能够传导至直流侧，将导致阀避雷器通过较大的能量。
2）换流器故障。换流器部分丢失脉冲、换相失败、完全丢失脉冲等故障，均能够引起交流基波电压侵入直流侧。
（2）操作过电压在换流器内部产生操作过电压的主要原因有以下两类。
1）交流侧操作过电压。交流侧操作过电压可以通过换流变压器传导到换流器。
2）短路故障。在换流器内部发生短路故障时，由于直流滤波电容器的放电和交流电流的涌入，通常会在换流器本身和直流中性点等设备上产生操作过电压。
（3）雷电过电压
（4）陡波过电压
以下两种原因会在换流器中产生陡波过电压。
1）对地短路。当处于高电位的换流变压器阀侧出口到换流阀之间对地短路时，换流器杂散电容上的极电压将直接作用在闭锁的阀上，对阀产生陡波过电压。
2）部分换流器中换流阀全部导通或误投旁通对。
3.来自直流线路的过电压
（1）雷电过电压
直流线路上的雷击除在线路上产生雷电过电压外，还将沿线路传入直流开关场，直流开关场直击雷也将产生雷电过电压。
（2）操作过电压主要有以下两种：
1）在双极运行时，一极对地短路，将在健全极产生操作过电压。这种操作过电压除影响直流线路塔头设计外，还影响两侧换流站直流开关场过电压保护和绝缘配合。过电压的幅值除与线路参数相关外，还受两侧电路阻抗的影响。
2）对开路的线路不受控充电（也称全压启动、空载加压）。当直流电路对端开路，而本