第六节 工频电压升高
电力系统过电压
❖
追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月21日星期 三下午1时14分 47秒13:14:4720.10.21
❖
严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 下午1时 14分20.10.2113:14Oc tober 21, 2020
❖
作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月21日星期 三1时14分47秒 13:14:4721 October 2020
❖ （3）由于工频电压升高是不衰减或弱衰减 现象，持续时间很长，对设备绝缘及其运行 条件也有很大影响。
2020/10/21
6
❖ 输电线路在长度不很大时的等值电路， 由于空载，就可简化如图所示。
.
IR
.
UR
～
.
E
L
.
UL
C
.
UC
空载长线的简化等值电路
2020/10/21
7
❖ 一般R要比XL和XC小得多，而 空载线路的工频容抗XC又要大 于工频感抗XL，因此在工频电 势 的作用下，线路上流过的容
❖
电压
内部过电压
暂时过电
操作过电 直接雷过
3
内部过电压
第一节 稳态过电压的电路基础 第二节 谐振过电压 第三节 切断空载线路过电压 第四节 空载线路合闸过电压 第五节 切除空载变压器过电压
工频过电压
2.2特高压工频过电压的分类
• 1）特高压系统中主要工频过电压种类如图
特高压线路重要的工频过电压种类
单回线路
同塔双回线路
按工况分类 单运行工况 两回同时运行工况 按甩负荷回数分类 一回甩负荷 两回甩负荷
无故障 甩负荷
2
K (1)
这类工频过电压与单相接地点向电源侧的 X0/X1有很大关系，若X0/X1增加将使不对称短 路故障时健全相的电压有增大的趋势
。
对于特高压输电线路，一般X0/X1≈2.6，由图 1-5可 见不对称故障引起的工频电压升高系数是大于l的， 即产生了不对称故障引起的工频过电压。
二、特高压线路工频过电压
2.3特高压工频过电压限制措施
• 1）固定高抗
a.补偿位置
单端补偿
两端补偿
分段多点补偿
a.补偿度
补偿度即高抗容量与全线电容无功容量之 比。 非全相运行谐振过电压，高抗补偿度不宜 过高。在特高压电网建设初期，一般考虑 将高抗的补偿度控制在80%~90%，在电 网比较强的地区或者比较短的特高压线路， 补偿度可以适当降低。
一、输电线路工频过电压概述
1.1引起工频过电压的因素
• 1）.空载长线电容效应； • 2）.三相甩负荷； • 3）.不对称接地效应；
1.2空载长线电容效应
• 1ห้องสมุดไป่ตู้原理图
简化原理图如下，容性电流流过电感，电压升高。
2）沿线电压表达式：
Ux
cos x cos l U1
沿线电压分布图：
2.1特高压工频过电压特点
• 1）特高压线路输电距离长，电容效应更明显。
地网的工频电位升高问题探析
地网的工频电位升高问题探析摘要：地网工频升高必然对设备及人身安全带来极大隐患，故文章介绍了一般情况下，变电站所采取的高电位引外和低电位引内的措施。
同时，还详细分析了阀式避雷器反击过电压与站内短路所引起的流动波过电压机理，以及相应的防护措施。
关键词：地网工频电位升高引言在土壤电阻率高的地区，地网的接地电阻一般很难降低，因此在发生接地短路故障时，地网的电位可以升得很高。
以规定允许的5Ω为例，只要经地网入地的短路电流达2000A，地网的电位就会抬高到10000V，大大超过规定的安全电压2000V。
地网的均压措施只能解决跨步电势和接触电势的问题，而要保证设备和人身的安全还必须解决高电位引外和低电位引内的问题。
高电位引外和低电位引内的措施变电站中高电位引外和低电位引内的措施主要有：隔离向站外供电的三相四线制低压线路、隔离对外的通讯线路、隔离铁路轨道和各种金属管道等。
2.1 对向站外供电的三相四线制低压线路的隔离当向站外供电的三相四线制的电源中性点和地网相连时，地网的高电位以经相线、零线和电缆的金属外皮传到用户处，使用户的人身和设备安全受到威胁。
为了防止高电位引外，从变电站引出到接地网外的低压线路，最好使用架空线路，其电源中性点不在接地网内接地，而在用户处单独接地。
如果采用有金属外皮的电缆供电，则除电源中性点不在接地网内接地而在用户处接地外，最好能把电缆直埋于土中，或在电缆进入用户处将金属外皮剥去50-100cm后穿入绝缘保护套内。
应该注意，对于用水泥横担、杆铁横担的低压线路，由于低压绝缘子的工频干试电压只有2000V，当地网电位升高时，可能造成绝缘子的的逆闪而把电位引向相线或零线，因此当地网电位高于2000V时，在接地网内的低压水泥杆线路应加强绝缘。
2.2 对和站外相连的通讯线路的隔离当变电站有和站外相连的通讯线路时，站外的低电位将通过通讯线路引入站内，这样，当电网电位抬高时，人站在地网上，用手接触通讯设备（例如打电话），这一电位差就会作用在人体上，影响到人身的安全。
工频过电压
不对称短路引起的工频电压升高
甩负荷引起的工频电压升高
9
2.1 空载长线路的电容效应
集中参数电路中的“电感—
电容”效应
单相输电线路的 集中参数等值电路
在 R-L-C串 联 回 路 中 电 路，若R<<1/(C)、 L， 且1/C>L 正弦交流电源作用下， 由 于 UL 、 UC 反 相 ， 且 UC>UL ，则电容上的压 降大于电源的电动势
7
1. 研究工频过电压的重要性
研究的重要性
直接影响操作过电压的幅值
决定避雷器额定电压的重要依据
持续时间长的工频电压升高仍可能危及设备的安 全运行
在超高压系统中，为降低电气设备绝缘水平，不 但要对工频电压升高的数值予以限制，对持续时 间也给予规定
8
2. 工频过电压产生的主要原因
空载长线路的电容效应
短路电流的零序分量会使健全相出现工频电压升高， 称为不对称效应，以不对称效应系数或接地系数表示 由此而产生的工频电压升高的程度 系统中不对称短路故障，以单相接地故障最为常见， 且引起的工频电压升高也最严重 系统在发生不对称故障时，故障点各相电压和电流是 不对称的，可以采用对称分量法利用复合序网方便地 进行分析
Z1为从故障点向外看出去的正 序人口阻抗
27
A相接地故障时的复合序网图
同理可画出负序和零序短路电流的计算电路
图，其中电源电动势和相应的故障前的电压 为零
负序、零序电压方程分别为
U 2 I 2 Z 2
U 0 I 0 Z 0
Z2、Z0 分别为负序、零序人口阻抗
28
A相接地故障时的复合序网图
电力系统内部过电压 高电压技术 教学PPT课件
UC ~
~ UB
~ UA
D
c1
Ic
a)
c2
c3
I2
I3
B UB UBA
UC C
N
UCA
I3
Ic
A
I2
b)
图7-13 中性点绝缘系统的单相接地 a）等效电路 b）向量图
经过半个工频周期（t1时），B、C相电压等于（-1.5），id
通过零点，电弧自动熄灭，发生第一次工频熄弧。熄弧瞬间，B、
C相瞬时电压各为-1.5，A相对地电压为零。
（1）断路器触头间装并联电阻。
（2）断路器线路侧接电磁式电压互感器。 （3）线路侧接并联电抗器。 （4）采用性能良好的氧化锌避雷器。
第四节 切除空载变压器过电压
电力系统运行中，经常会遇到切除空载变 压器、并联电抗器、消弧线圈及电动机等小电 感负荷的操作，这时由于被开断的感性元件中 所储存的电磁能量释放，产生振荡，将形成分 闸过电压。 一、发展过程
电力系统中的阻性有功负荷是阻尼振荡、限 制谐振的有利因素，通常只有在空载或轻载时才 发生谐振。但对零序回路参数配合不当而形成的 谐振，系统正序有功负荷是不起阻尼作用的。
（a）在i0上升部分截流；（b）在i0下降部分截流
断路器开断后，上述能量必在L-C回路中 产生振荡。当回路所储存总能量全部转化为 电场能时，电容C上的电压为Um ，则有：
故得 截流后过电压倍数Kn为
已知
(因
）、
，代入上式得：
实际上，磁场能量转化为电场能量的过程中
必有损耗，以磁滞损耗为主。因此上式中代表磁
内 部
中性点不接地系统中的电弧接地过电压
过
电 压
空载长线的电容效应 工频 不对称短路引起的工频电压升高
电力系统工频电压升高的产生机理
电力系统工频电压升高的产生机理随着社会的进步和人们生活水平的提高，电力系统的重要性也日益突出。
而电力系统工频电压升高是一种常见的现象，它会对电力系统的正常运行产生很大的影响。
为了更好地了解电力系统工频电压升高的产生机理，本文将对该问题进行详细的探讨。
一、电力系统工频电压升高的概念电力系统的电压是电力系统基本参数之一，电压升高是指电力系统中高压侧电压值比标称电压高出的百分数，是一个反映电力系统电压稳定性指标的重要参数之一。
一般来说，电力系统的工频电压升高应该在5%以内，否则就会对电力系统的正常运行产生很大的影响。
二、电力系统工频电压升高的原因1. 电力负荷变化电力系统的电压水平主要受负荷影响，当负荷突然变化时，会导致电压升高。
这是因为电压与电流成正比关系，当负荷增加时，电流增加，电阻不变，电压也随之升高。
2. 输电线路过长输电线路越长，在电流相同的情况下，电阻和电感越大，电压降就越大。
当电压降过大时，会导致输电线路的电压升高。
3. 电力系统电气设备故障电力系统中的电气设备故障，如变压器开路、接地、短路等，会导致电压升高。
因为在故障时，电压对电阻的作用减弱，电流增大，从而引起电压升高。
4. 电力系统传输能力不足当电力系统传输能力不足时，会出现输电线路过载的情况，过载时输电线路的电压也会升高。
三、电力系统工频电压升高的预防措施为了避免电力系统工频电压升高带来的影响，需要采取一定的预防措施。
1. 合理安排电力负载可以通过合理安排电力负载来降低电力系统电压升高的风险。
例如，在高负荷时刻，可以将部分负荷转移或限制负荷增长，防止电压升高。
2. 加强电力系统保护措施在电力系统中加强保护措施，对防范电力系统工频电压升高非常重要。
例如，安装过压保护装置、均压装置等，一旦电压升高达到设定值，及时采取保护措施。
3. 加强电力系统的技术管理和设备维护加强电力系统的技术管理和设备维护，对防范电力系统工频电压升高也非常重要。
第六节 工频电压升高
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330～500kV超高压电网中，应采用并联电抗器或静 止补偿装置等措施，将工频电压升高限制到1.3～1.4 倍相电压以下
小 结
工频电压升高的倍数虽然不大，一般不会对电力系 统的绝缘直接造成危害，但是它在绝缘裕度较小的 超高压输电系统中仍受到很大的注意。 电力系统中常见的几种工频电压升高为：1）空载 长线电容效应引起的工频电压升高 2）不对称短路引 起的工频电压升高 3）甩负荷引起的工频电压升高。
一、空载长线电容效应引起的工频电压升高
输电线路在长度不很大时，可用集中参数的电阻、 电感和电容来代替，图9-15（a）给出了它的T型等 值电路。由于线路空载，可简化成一R、L、C串连 电路，如图9-15（b）所示。
• 一般R要比XL和XC小得多，而空载线路的工 频容抗 XC又要大于工频感抗XL，因此在工频 . 电势 E 的作用下，线路上流过的容性电流在感 . . 抗上造成的压降 U L 将使容抗上的电压 U C 高于 电源电势。
工频电压升高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： 1) 由于工频电压升高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； 2) 工频电压升高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； 3) 由于工顿电压升高是不衰减或弱衰减现象，持续 的时间很长，对设备绝缘及其运行条件也有很大的 影响。
•
另一方面，从机械过程来看，发电机突然甩掉 一部分负荷后，因原动机的调速器有一定惯性， 在短时间内输入原动机的功率来不及减少，将使 发电机转速增大、电源频率上升，不但发电机的 电势随转速的增大而升高，而且还会加剧线路的 电容效应，从而引起较大电压的升高。
电力系统中的工频过电压资料
长线路的入口阻抗
输电线路的参数
当线路末端短路时，即XL=0 当线路末端开路时，即XL→∞
Z jZC ctg Zk
空载长线路的沿线电压分布
ZC R0 jL0 G0 jC0
γ输电线路的传播系数， α为相位移系数， β为衰减系 数，Zc为线路特性阻抗（波阻抗）；
忽略线路损耗
ZC
L0 C0
j L0C0 j j
chx cosx
shx j sin x
在输电线路上，电压与电流以波的形式传播，行波的 相位相差为2π的两点间的距离称为波长。 2 2 1 L0 C0 f L0 C0
7 电力系统中的工频过电压
内部过电压
外部过电压
电力系统过电压
内部过电压
暂时过电压
操作过电压
在电力系统内部，由于 断路器的操作或发生故 障，使系统参数发生变 化，引起电网电磁能量 的转化或传递，在系统 中出现过电压，这种过 电压称为内部过电压。
暂时过电压包 括工频电压升 高及谐振过电 压；持续时间 比操作过电压 长。
X0 X1 3 U B [ j ]E A X0 2 2 X1 X0 1.5 X1 3 U C [ j ]E A X 2 2 0 X1 1.5
X X ( 0 )2 ( 0 ) 1 X1 X1 U B UC 3 E E X0 ( )2 X1
7.1 空载长线路的电容效应
忽略r的作用
U U jI (X X ) U 1 2 L C2 L C
23 工频电压升高、谐振过电压
二、不对称短路引起的工频电压升高
不对称短路是系统中最常见的故障形式，无论单相 或两相对地短路，健全相上电压都会升高，其中单 相接地引起的电压升高更大一些。 在计算健全相上电压时，常采用对称分量法和复合序 网进行分析，当A相接地时健全相上电压的模值为：
U B UC 3 ( x0 x1 ) 2 ( x0 x1 ) 1 ( x0 x1 ) 2 U A0 KU A0
0 1
对中性点经消弧线圈接地的35～60kv电网，在 过补偿状态下运行时，x0为很大的正值，x0/x1→ ∞，单相接地时健全相上电压接近等于额定电压Un， 故采用“100％避雷器”。
对中性点有效接地的110～220kv电网，x0为不大 的正值，x0/x1≤3，单相接地时健全相上电压升 高不大于1.4UA0（≈0.8Un），故采用的是“80％ 避雷器”。
一、谐振过电压的类型
通常认为，电阻、电容为线性元件，而电感则可 分为三类：
线性（一定条件下）、非线性、电感值呈周期性 变化元件。 与之相应，可能发生三种不同形式的谐振现象：
线性谐振、参数谐振、Leabharlann 磁谐振。1、线性谐振过电压：
不带铁心的电感元件或者铁心激磁特性接近线性的 电感元件，与电网中电容形成串联回路，当电网电 源频率接近于回路的自振频率时，感抗和容抗互相 抵消，回路只受电阻限制而达很大数值，将在电感 和电容元件上产生远超过电源的过电压。 限制方法是使回路脱离谐振状态或增加回路损耗。
3、铁磁谐振过电压：
电感元件带铁心时，一般都会出现饱和现象，电感 不再是常数，而随着电流或磁通的变化而改变，在 一定条件下，会产生铁磁谐振现象。 它具有一系列不同于其它谐振过电压的特点，可在 电力系统中引发某些严重事故。
高电压知识总结（简明版）
高电压知识总结（简明版）1、局部放电：在极不均匀电场中，在间隙击穿之前，只在局部场强很强的地方放电，但在整个间隙并未发生击穿，这种放电称为局部放电2、沿面放电：在气体介质和固体介质的交界面上沿着固体介质表面而发生在气体介质中的放电，称为沿面放电。
当沿面放电发展到使整个极间发生沿面击穿时称为沿面闪烁。
3、吸附效应：某些气体的中性分子或原子对电子具有较强的亲合力，当电子与其碰撞时，便吸附其上形成负离子，同时放出能量，这种现象称为吸附效应。
4、自持放电：不依靠外界电离因素，仅由电场作用维持放电的过程，这种过程称为自持放电。
5、极性效应：对于电极形状不对称的棒板间隙，击穿电压与棒的极性有很大的关系，即极性效应，极性效应是不对称的不均匀电场中的一个明显的特性。
6、电击穿：电击穿是指仅仅由于电场的作用而直接造成固体绝缘击穿的现象。
7、“小桥理论”：杂质、气泡在电场作用下，在电极之间形成小桥，击穿沿着小桥发生。
8、电子崩：是指电子在电场作用下从阴极奔向阳极的过程中与中性分碰撞发生电离，电离的结果产生出新的电子，新的电子又与初始电子仪器继续参与碰撞电离，使电离电子剧增犹于高山雪崩。
9、电晕放电：电晕放电是极不均匀电场中特有的一种自持放电形式10、吸收现象：直流电压Ｕ加在固体电介质时，通过介质中的电流将随时间而衰减最终达到某一稳态值，这种现象称为吸收现象。
11、临界波头时间：在气隙的５０％操作冲击电压Ｕ５０％与波前时间Ｔｃｒ的关系曲线中，存在最不利的波前时间Ｔｃ，称为临界波前时间。
（此时击穿电压最小）12、绝缘老化：电介质在电场的长时间作用下，会逐渐发生某些物理化学变化，从而使物理、化学性能产生不可逆转的劣化，导致电介质的电气及机械强度下降，介质损耗及电导增大等，这一现象称为绝缘老化。
13、滑闪放电：当电压超过某一临界值后，放电的性质发生变化，个别火花细线则会突然迅速伸长，转变为分叉的树状明亮火花通道在不同的位置上交替出现，称为滑闪放电。
工频电压升高
U 1 , tg
.
zc xL
Um
U1 cos(l )
出现在距末端
x
处
可见：电源感抗会升高线路首端电压故升高整条线路电压， 可用高压并联电抗器降低沿线电压。 限制工频电压升高的措施
根据安装组数和位置不同，限制工频电压升高效果不同。
二、不对称短路引起的工频电压升高
1、故障时健康相的电压升高：
.
U C U L ,U C E U L
空载均匀无损输电线的容升效应及限制
. cos x U . x sin x j Ix zc
jzc sin x . U 2 . cos x I2
0
U
C
AN
1 . 1U
U
AO
AO
——A相线电压
选避雷器时，其灭弧电压取110%线电压——110%避雷器
（2）中性点经消弧线圈接地：（35-60KV系统）
x0 0
x0 x1
U
C
1 . 73 U
AN
U
AO
100%避雷器
（3）中性点直接接地：（ 110 KV 系统）
U
C
或 1 . 4U AN
相位系数 特性阻抗
L0 C 0 0.06 / km
Zc L0 C0
.
空载线路末端边界条件
电流 I 2 0
. .
沿线电压、电流与末端电压的关系
U x U 2 cos x
.
.
Ix j
U2 zc
sin x
线路长为 l 时首末端电压关系
. .
U2
电力系统中的工频过电压
E
XS
1 I 1 U
ZC , l
2 I 2 U
物理概念
所以应以系统最小运行方式(即Xs最大时)为依据考虑工 频电压升高
7.1.3 并联电抗器的均压作用
E
1 I 1 U
2 I 2 U
ZC , l
XS
XL
并联电抗器的作用不 仅是限制工频电压升 高，还涉及系统稳定、 无功平衡、潜供电流、 调相调压、自励磁及 非全相状态下的谐振 等方面。
电源暂态电势 将维持原来数值，再加上甩负荷后形成的空
载线路电容效应以及发电机超速造成电势和频率上升，将产
生较高的工频过电压。
甩负荷前瞬间的线路首端稳态电压、电流为:
7 电力系统中的工频过电压
目
录
空载长线的电容效应
不对称接地引起的工频过电压 甩负荷引起的工频过电压
工频电压升高持续的时间长，对电气设备绝缘及其运行 性能有重大影响。
工频过电压的主要原因： 1. 空载长线路引起的电容效应 2. 系统发生不对称接地故障 3. 发电机突然甩负荷
7.1 空载长线路引起的电容效应
单相接地系统接线 计算用复合序网
系统发生单相接地故障时，健全相的电压升高与故障点看 进去的正序、负序、零序入口阻抗有关。
B相工频电压升高
C相工频电压升高
一、中性点不接地系统 中性点绝缘和中性点经消弧线圈接地的系统
7.3 甩负荷引起的工频过电压
原因：当线路重负荷运行时，由于某种原因（例如系统 发生接地短路故障）断路器将跳闸甩掉负荷。甩负荷前，由 于线路上输送着相当大的有功及感性无功功率，因此系统电 源电势必然高于母线电压。甩负荷后，根据磁链不变原理，
I 1
U 1
【优】高压教材输电线路和绕组中的波过程第六节变压器绕组中的波过程最全PPT资料
感应雷击过电压
第六章 输电线路和绕组中的波过程
➢ 波过程实质上是能量沿着导线传播的过 程 ，即在导线周围空间储存电磁能的过程。
➢ 从电磁场方程组出发来展示这一过程将比 较繁复，为方便起见，一般都采用以积分 量u和i表示的关系式，而且采用分布参数 电路和行波理论来进行分析。
第六节 变压器绕组中的波过程
• 只需研究单相绕组中波过程的两种情况： 1) 采用Y接法的高压绕组的中性点直接接地 （任何一相进来的过电压都在中性点入地， 对其他几相没有影响）； 2) 中性点不接地，但三相同时进波（各相 完全对称）。
为了便于分析，通常作如下简化： 1) 假定电气参数在绕组各处均相同（即绕组均匀）； 2) 忽略电阻和电导； 3) 不单独计及各种互感，而把它们的作用归并到自感中去。
适应
设计和制造“非共振变压器”的基本原理是使 电压的初始分布尽可能接近稳态分布，因而从根本 上消除或削弱振荡的根源，其措施包括：
(一)补偿对地电容电流（横向补偿） (二)增大纵向电容（纵向补偿）
三、三相绕组中的波过程
三相绕组中性点接地方式、绕组的连接方式和进波过程
不同，则波的振荡过程也不同：
2) 忽略电阻和电导；
(一) Y 接线方式 三相间影响小，可看作三个独立的末端 (一)补偿对地电容电流（横向补偿） (二)增大纵向电容（纵向补偿）
三相绕组中性点接地方式、绕组的连接方0 式和进波过程 不同，则波的振荡过程也不同：
接地的单相绕组。 • 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。
• 在由电感、电容构成的复杂回路中，从电压的初始 分布到达最终稳态分布，必然经过一个过渡过程， 会出现一系列电磁振荡，这个振荡有一定的阻尼制 约
工频过电压
5.1.4 甩负荷时引起的工频电压升高
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
返回
5.1.5 工频电压升高的限制措施
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，那么工频电压升高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330～500kV超高压电网中，应采用并联电抗器 或静止补偿装置等措施，将工频电压升高限制到 1.3～1.4倍相电压以下
操作过电压是叠加在工频电压升高之上的，从而 达到很高的幅值。
（2）它的大小会影响保护电器的工作条件和保护效果 避雷器的最大允许工作电压是由避雷器安装处工频 过电压值来决定的。如工频电压过高，避雷器的最大 允许工作电压也越高，避雷器的冲击放电电压和残压 也将提高，相应被保护设备的绝缘水平要随之提高
(3）持续时间长，对设备绝缘及其运行性能有重大影 响
返回
小 结
工频过电压在超高压输电时必须引起重视。
工频过电压的产生由空载长线的电容效应，不对称
短路和甩负荷引起的工频电压升高。
超高压电网中,工频过电压的限制可采用并联电抗
器和静止补偿装置。
返回
例如引起油纸绝缘内部电离,污秽绝缘子闪络,铁 心过热,电晕等
返回
5.1.2 空载线路电容效应引起的工频过电压
一般R要比XL和XC小得多,而空载线路的工频容抗要 大于工频感抗。从相量图可以看出，线路上容抗 上的电压将高于电源电动势。
返回
5.1.3 不对称短路引起的工频电压升高
工频电压升高的限制措施
工频电压升高的限制措施
工频电压升高可能会引发一系列的问题，因此需要采取限制措施：
1. 增加电源容量：提高发电、输变电、配电系统的容量，确保供电系统能够满足电力需求，减少电网负荷过重带来的潜在问题。
2. 发电机调节控制：通过控制发电机的励磁系统，调整输出电压，确保在合理范围内稳定电网电压。
3. 配电变压器调节控制：利用自动化控制技术，对配电变压器进行调节控制，确保在合理范围内稳定电网电压。
4. 定期维护和检修：定期对发电、输变电、配电设备进行维护和检修，确保设备正常工作，避免因设备老化或损坏导致电压升高。
5. 安装稳压器等电压调节设备：在重要电力用户端安装稳压器等电压调节设备，对所需电压进行调节，避免因电压波动对设备造成损害。
6. 安装电力负载控制设备：通过安装电力负载控制设备，对重要负载进行合理控制，以减少对电网的需求，维持电网的稳定运行。
7. 加强监测和调控：建立监测系统，实时监测电网电压，对异
常情况及时进行调控，确保工频电压处于合理范围内。
8. 加强法规、标准及技术规范的制定和执行：通过建立完善的法规、标准及技术规范，对工频电压进行合理的限制和控制，确保电网安全稳定运行。
什么是工频过电压？工频过电压的分类和特点有哪些？
什么是工频过电压？工频过电压的分类和特点有哪些？
什么是工频过电压
工频过电压(power frequency overvoltage)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(50 Hz)或接近工频的高于系统最高工作电压的过电压。
工频过电压分类
（1）中性点非有效接地系统发生单相接地故障时，另两健全相对地电压升高1.73倍。
这种过电压发生在中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统。
（2）长线路空载运行时末端电压升高。
长线路空载运行时，线路中流动的是对地电容和线间电容电流。
电容电流流经长线路的导线电抗（感抗），引起末端电压升高，即所谓电容电流效应。
（3）甩负荷过电压，输电线路因发生故障而被迫突然甩掉负荷时，由于电源电动势尚未及时自动调节而引起的过电压。
工频过电压的特点
（1）工频电压升高的大小会直接影响操作过电压的实际幅值。
操作过电压是叠加在工频电压升高之上的，从而达到很高的幅值。
（2）工频过电压的大小会影响保护电器的工作条件和保护效果。
避雷器的最大允许工作电压是由避雷器安装处工频过电压值来决定的。
如工频电压过高，避雷器的最大允许工作电压也越高，避雷器的冲击放电电压和残压也将提高，相应被保护设备的绝缘水平要随之提高
（3）持续时间可能较长。
例如中性点非有效接地系统发生单相接地故障时可以带故障运行2h。
但工频过电压数值并不很大，对电气设备正常绝缘危险不大。
但是，如果在发生其他内部过电压时，又存在工频过电压，则过电压更为严重。
高电压技术-第九章-xueyd
主要内容： 第一节 切除小电感负荷过电压 第二节 断开小电容负荷过电压 第三节 空载线路合闸 过电压 第四节 间歇电弧接地过电压 第五节 谐振过电压 第六节 工频电压升高 （产生原因、发展过程、影响因素及限制措施）
第一节 切除小电感负荷过电压
主要内容： 一、、切除小电感负荷产生过电压的原因 二、影响切除小电感负荷过电压的因素 三 、限制切除小电感负荷过电压的措施
架空长线、线缆、电容器组
一.切除小电容负载产生过电压的过程
因感抗<<容抗，故i呈现容性，故U C 电源电压
一.切出小电容负载产生过电压的过程
在QF分开后，电弧在工频电流过零时熄灭，此时线路电压U为 最大值。
一.切除小电容负载产生过电压的过程
（U 稳态 U 起始） 2U 稳态 U 起始 2U w U 0 依据 U max U 稳态
一.产生过电压的原理
若在电流为最大值时截断则
（I0、U0有何特点？）
I 0 I m ,U 0 0
U max I m I 0 ZT LT I m ZT CT
ZT
— 变压器的特性阻抗
二. 影响过电压因素
断路器截流值
I 0(max)
LT U max I 0 I 0 ZT CT
二、铁磁谐振的特点：
• • • 必要条件：电感和电容的伏安特性必须相交 有自激：参数均匀变化时产生谐振；他激：操作产生的暂 态激励产生谐振。 铁磁元件的非线性是铁磁谐振的根本原因。但它的饱和特 性有限制了过电压的幅值。 ①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 ②在电压互感器开口三角形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 ③增大对地电容，避免谐振（10KV以下） ④投入消弧线圈
- 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)。
（本节完）
工频电压升高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： 1) 由于工频电压升高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； 2) 工频电压升高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； 3) 由于工顿电压升高是不衰减或弱衰减现象，持续 的时间很长，对设备绝缘及其运行条件也有很大的 影响。
•
另一方面，从机械过程来看，发电机突然甩掉 一部分负荷后，因原动机的调速器有一定惯性， 在短时间内输入原动机的功率来不及减少，将使 发电机转速增大、电源频率上升，不但发电机的 电势随转速的增大而升高，而且还会加剧线路的 电容效应，从而引起较大电压的升高。
•
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， 那么工频电压升高可达到相当大的数值。 实际运行经验表明：
对中性点有效接地的110～220kV电网，X0为不 大的正值，其中X0/X1≤3。单相接地时健全相上 的电压升高不大于1.4UA0(≈0.8Un)，故采用的是 “80%避雷器”。
三、甩负荷引起的工频电压升高
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。 在发电机突然失去部分或全部负荷时，通过激磁绕 组的磁通因须遵循磁链守恒原则而不会突变，与其对 应的电源电势Ed’维持原来的数值。原先负荷的电感 电流对发电机主磁通的去磁效应突然消失，而空载线 路的电容电流对主磁通起助磁作用，使Ed’反而增大， 要等到自动电压调节器开始发挥作用时，才逐步下降
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330～500kV超高压电网中，应采用并联电抗器或静 止补偿装置等措施，将工频电压升高限制到1.3～1.4 倍相电压以下
小 结
工频电压升高的倍数虽然不大，一般不会对电力系 统的绝缘直接造成危害，但是它在绝缘裕度较小的 超高压输电系统中仍受到很大的注意。 电力系统中常见的几种工频电压升高为：1）空载 长线电容效应引起的工频电压升高 2）不对称短路引 起的工频电压升高 3）甩负荷引起的工频电压升高。
E U R U L U C R I jX L I jX C I
若忽略R的作用，则
. . . .
.
.
.
.
..Biblioteka .E U L UC j I ( X L X C )
由于电感与电容上的压降反相，且U C U L ，可见电容上 的压降大于电源电势，如图9-15（c）所示。 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。为了限制这种工频电 压升高现象，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。
二、不对成短路引起的工频电压升高
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 分量法和复合序网进行分析，不仅计算方便，且可 计及长线的分布特性。 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。
当A相接地时，B、C两健全相上电压的模值为：
U B UC KU A0
( K 3 X0 2 X0 ) ( ) 1 X1 X1 X0 2 X1
K为接地系数,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（绝缘）的电网:X0取决于 线路的容抗，故为负值。单相接地时健全相上的 工频电压升高约定为额定（线）电压Un的1.1倍， 避雷器的灭弧电压按110%Un选择，可称为 “110%避雷器”。 对中性点经消弧线圈接地的35～60kV电网， 在过补偿状态下运行时，X0为很大的正值，单 相接地时健全相上电压接近等于额定电压Un， 故采用“100%避雷器”。
一、空载长线电容效应引起的工频电压升高
输电线路在长度不很大时，可用集中参数的电阻、 电感和电容来代替，图9-15（a）给出了它的T型等 值电路。由于线路空载，可简化成一R、L、C串连 电路，如图9-15（b）所示。
• 一般R要比XL和XC小得多，而空载线路的工 频容抗 XC又要大于工频感抗XL，因此在工频 . 电势 E 的作用下，线路上流过的容性电流在感 . . 抗上造成的压降 U L 将使容抗上的电压 U C 高于 电源电势。