第5章 电力系统内部过电压及其限制措施
《过电压保护》PPT课件
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3．操作过电压
操作过电压是指电力系统中由于操作或事 故，使设备运行状态发生改变,引起振荡， 从而产生过电压。
例: 切、合高压空载长线路 （空载变压器、 电容器、高压电动机）
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1.掌握继电保护基本要求。
2.掌握变压器（线路、高压电动机、电力电 容器）保护的配置及作用、保护原理。
3.掌握自动重合闸的作用、装置及要求。
4.掌握备用电源自动投入装置的作用、及基 本要求。
5.掌握变电站的操作电源（直流、交流）。
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第一节 继电保护任务及基本要求
雷电过电压
内部过电压
工频过电压和谐振过电压 称为暂时过电压
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三.雷电过电压
1． 形成： 雷电是带电荷的云所引起的放电现象。（一般情 况负电荷的雷云较多）
2. 雷云对地放电大多数要重复2-3次 第一次主放电电流最大，时间很短，只有 50-100μS 余 辉放电电流很小，时间较长。
3. 直接雷击过电压
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开关设备的灭弧能力特别强 引发截流过电 压。开断空载变压器和开断高压电动机都 有可能出现强制灭弧（截流）过电压。
在中性点不接地系统中发生单相不稳定电 弧接地时，可能产生过电压，一般把这种 过电压称为电弧接地过电压。
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第二节 直接雷击过电压保护
为防止直接雷击电力设备，一般采用避雷 针或避雷线。 一.单支避雷针的保护范围 例：某避雷针高20m，则该避雷针在8m的高 度的保护半径为（ ）
电力系统过电压的产生原因分析及限制策略汇总
不定代词：代替或修饰不特指的人或事物的代词叫不定代词。
※注：复合不定代词有12个：something(某事, someone(某人, somebody(某人, anything(任何事, anyone(任何人, anybody(任何人, nothing(没事,nobody(没有人, no one(没有人,everything(一切, everyone(每个人, everybody(每个人.(1some和 any 的用法：some一般用于肯定句中,意思是“几个”、“一些”、“某个”作定语时可修饰可数名词或不可数名词。
如：I have some work to do today. (今天我有些事情要做/ They will go there some day.(他们有朝一日会去那儿some 用于疑问句时,表示建议、请求或希望得到肯定回答。
如：Would you like some coffee with sugar?(你要加糖的咖啡吗？any 一般用于疑问句或否定句中,意思是“任何一些”、“任何一个”,作定语时可修饰可数或不可数名词。
如：They didn’t have any friends here. (他们在这里没有朋友/Have you got any questions to ask?(你有问题要问吗？any 用于肯定句时,意思是“任何的”。
Come here with any friend.(随便带什么朋友来吧。
(2no和none的用法：no是形容词,只能作定语表示,意思是“没有”,修饰可数名词(单数或复数或不可数名词。
如：There is no time left. Please hurry up.(没有时间了,请快点 / They had no reading books to lend.(他们没有阅读用书可以出借none只能独立使用,在句子中可作主语、宾语和表语,意思是“没有一个人(或事物”,表示复数或单数。
第五章 过电压保护
第五章过电压保护电力系统运行中，出现危机电气设备绝缘的电压称为过电压。
第一节过电压概述一、过电压及其危害为了考核电气设备的绝缘水平，我国有关技术标准规定了与电力系统额定电压对应的允许提高工作电压。
例如，10KV对应的最高最高工作电压为12KV，66KV对应的最高工作电压为72.5KV。
一般来说，电力系统的运行电压在正常情况下是不会超过最高工作电压的。
电力系统中危及绝缘的电压升高称为过电压。
二、过电压分类一般把电力系统的过电压分成雷电过电压和内部过电压两大类。
雷电过电压与气象条件有关，是外部原因造成的，因此又称之为大气过电压或外部过电压。
内部过电压又可分为工频过电压、谐振过电压和操作过电压。
这三类内部过电压中的工频过电压和谐振过电压又称为暂时过电压。
三、雷电过电压1. 雷云形成：雷电是带电荷的云所引起的放电现象。
2. 雷电放电：根据雷电观测资料，雷云对地放电大多数要重复2～3次。
在经过数次分级先导发展后，雷云的负电荷和地面的正电荷贯通接触，沿先导发展路径开始主放电。
第一次放电电流最大。
主放电时间很短，只有50～100μS。
第一次主放电结束后，经过0.03-0.05S间隔时间后，沿第一次放电通路出现第二次放电。
第二次放电不再分级进行，而是连续的出现主放电。
主放电之后的余辉放电，电流很小，因此发光微弱，但时间较长。
主放电时电流很大，能达到几千安甚至几十、上百千安。
地面上的物体被雷击中时，强大的雷电流快速流过被击物体时，产生很高的冲击电压，冲击电压大小与雷击电流大小和被击物体冲击电阻大小有关。
3. 直接雷击过电压：雷云直接对电器设备或电力线路放电，雷电流流过这些设备时，在雷电流流通路径的阻抗（包括接地电阻）上产生冲击电压，引起过电压。
这种过电压成为直接雷击过电压。
4. 雷击反击过电压5. 感应雷过电压6. 雷电侵入波：因直接雷击或感应雷击在输电线路导线中形成迅速流动的电荷称为雷电进行波，雷电进行波在其前进道路上的电气设备构成威胁，因此也称雷电侵入波。
电力系统过电压的产生及限制措施
电力系统过电压的产生及限制措施电力系统正常运行时,电气设备的绝缘处于电源额定电压下,当雷击、操作、故障、或参数配置等原因使系统中某部分电压升高大大超过正常运行的数值此称过电压。
过电压分为大气过电压和内部过电压,其中大气过电压又分直击雷过电压、感应雷击过电压和侵入雷电波过电压,特点是持续时间短暂,冲击性强,与雷电活动强度有直接关系,与设备电压等级无关。
220KV以下系统的绝缘水平由防止大气过电压决定。
内部过电压是由于拉、合闸操作、接地或断线事故及其他原因引起电力系统状态发生突然变化产生对系统有威胁的过电压。
究其原因是系统内部电磁能的振荡和集聚引起的故称内部过电压。
内部过电压可分为操作过电压和暂态过电压(含谐振过电压、工频过电压)。
操作过电压是系统操作和故障时出现,特点是具有随机性,在最不利的情况下过电压倍数较高,330KV及以上超高压系统的绝缘水平取决于操作过电压。
操作过电压具有幅值高、高频振荡、衰减快的特点。
其产生原因:1.切除空载线路时过电压的根源是电弧重燃及线路上的残余电压。
2.空载线路的合闸过电压是由于在合闸瞬间的暂态过程中,回路发生高频振荡造成的。
3.在中性点不接地的电网中发生单相金属接地将引起正常相的电压升高到线电压。
如果单相通过间歇燃烧的电弧接地,在系统正常相合故障相都会产生过电压(称电弧接地过电压),其实质是高频振荡的过程。
4.切除空载变压器引起的过电压。
原因是当变压器空载电流突变时变压器绕组的磁场能量全转化为电场能量对变压器等值电容充电,导致过电压。
同样,在切除感性负载可能在电容器和断路器上出现过电压。
限制操作过电压的措施有:1.选用灭弧能力强的高压断路器。
2.提高断路器动作的同期性。
3.断路器断口加装并联电阻。
4.采用性能较好的避雷器。
5.电网中性点接地运行。
谐振过电压是电力网中的电容元件和电感元件参数的不利组合,由谐振产生,特点是过电压倍数高、持续时间长。
其产生原因是:1.线性谐振过电压。
第5章 电力系统内部过电压及其限制措施
三、空载线路合闸过电压及其限制措施
1、计划合闸： 、计划合闸： （图6）及式（5-12）的解 ）及式（ ）
uc= E (1-cosω0t) ω
uc——线路绝缘上的电压， 是一个以电源电压 线路绝缘上的电压， 线路绝缘上的电压 E为轴线，以ω0为角频率的高频正弦等幅振荡 为轴线， 为轴线 的随机量。其最大值为2 的随机量。其最大值为 Em。
5.2
电力系统的操作过电压
一、操作过电压的产生及类型
产生: 产生 系统中因断路器的操作中各种故障产生的过度过程而 引起的过电压。 引起的过电压。 特点：时间短， 特点：时间短，过电压倍数高 其过电压倍数K的大小和持续时间与电网的结构、 其过电压倍数 的大小和持续时间与电网的结构、断路器的 的大小和持续时间与电网的结构 性能、系统的接线方式及运行操作方式有关， 一般为 一般为3～ 。 性能、系统的接线方式及运行操作方式有关，K一般为 ～4。 类型: 类型 空载线路合闸过电压、切除空载线路过电压、 空载线路合闸过电压、切除空载线路过电压、 切除空载变压器过电压、 切除空载变压器过电压、 中性点不接地系统中弧光接地过电压。 中性点不接地系统中弧光接地过电压。
cosα f ↑ —ω ↑ —α=ω/v ↑ —αl ↑ —cosαl ↓ — α /cosα K21=1/cosαl↑ (5-3) 运行经验表明： 运行经验表明： 220KV及以下电网一般不需要采取特殊限制措 及以下电网一般不需要采取特殊限制措 施； 220KV及以上电网需要考虑，伴随着雷闪过电 及以上电网需要考虑， 及以上电网需要考虑 压和操作过电压采取限制措施。 压和操作过电压采取限制措施。
二、特点
1、 过电压倍数不大 ， 对正常绝缘的电气设备一般没有 、 过电压倍数不大， 威胁。 威胁。 2、 在超高压输电中成为确定系统绝缘水平的重要因素 。 、 在超高压输电中成为确定系统绝缘水平的重要因素。 伴随着工频电压的升高直接影响操作过电压的幅值。 伴随着工频电压的升高直接影响操作过电压的幅值 。 工频电压升高是决定保护电器工作条件的重要因素 （如单相接地非故障相电压升高使避雷器的灭弧电压 升高）。 升高） 工频电压升高持续时间长，将严峻考验设备的绝缘。 工频电压升高持续时间长，将严峻考验设备的绝缘。 如油纸绝缘内部游离、绝缘子闪络或沿面放电、 如油纸绝缘内部游离、绝缘子闪络或沿面放电、铁芯 过热、 过热、电晕等
电力系统过电压保护培训教材
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▪ 五、两根避雷线保护范围
两避雷线间各横截面的保护范围，由通过两避雷线 顶点1、2及保护范围边缘最低点0的圆弧确定，0点 高度的计算式为
h0=h-D/4P
过电压：电力系统中危及绝缘的电压升高。 危害：造成人员伤亡、线路或设备绝缘击穿损
坏，不仅中断供电，甚至引起火灾等。
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二、过电压分类
直接雷击过电压
雷电反击过电压
雷电过电压 感应雷过电压
雷电侵入波过电压
过电压
工频过电压 线性谐振过电压
谐振过电压 非线性谐振过电压
内部过电压
参数谐振过电压
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三、雷电过电压 1、雷云形成 雷电是带电荷的云
所引起的放电现象
2、雷电放电
放电分三步：先导放电、主放电、余辉放电。
雷电流可达几千安甚至几十、上百千安,电压可达千 万伏至上亿伏.
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3、直接雷击过电压
雷云直接对电器设备或电力线路放电，雷电流流过这些设
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二、两支等高避雷针保护范围
▪ 两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘 最低点的圆弧来确定，点的高度按下式计算：
▪ h0=h-D/7p
▪ 水平面上保护范围的一侧宽度可按下式计算，
2021/7b/1x=1.5(h0-hx)
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▪ 三、多支避雷针保护范围
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第四节 过电压保护设备
高电压技术作业习题及解答
高电压技术作业习题及解答作业习题绪论1. 现代电力系统的特点是什么？2. 高电压技术研究的内容是什么？第1章高电压绝缘1. 电介质的电气性能有哪些？2. 固体介质击穿有哪些类型？各有什么特点？3. 什么是绝缘子的污闪？防止污闪的措施有哪些？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？2. 绝缘缺陷分哪两类？3. 绝缘的预防性试验分哪两类？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？5. 测量绝缘电阻的注意事项有哪些？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。
7. 什么是电力设备的在线监测技术？第3章电力系统的过电压及绝缘1. 什么是系统的外部过电压和内部过电压？2. 概述发电机、变压器、电力电缆常用的绝缘材料有哪些？3. 对避雷器的基本要求是什么？4. 试比较阀形避雷器和氧化锌避雷器的区别。
5. 阀形避雷器的主要电气参数有哪些？第 4 章电力系统的大气过电压及防护1. 雷闪过电压有哪几种？2. 雷电参数有哪些？3. 什么是冲击放电电压U50%？4. 什么是线路的耐雷水平？5. 雷击线路造成线路开关跳闸的原因是什么？6. 输电线路防雷的措施有哪些？7. 发电厂、变电站防雷有哪些特点？第5章电力系统的内部过电压及其限制措施1. 产生内部过电压的原因有哪些？与大气过电压比较，内部过电压有何特点？2. 内部过电压有哪些类型？3. 试分析工频过电压产生的原因。
4. 切除空载变压器产生过电压的原因是什么？第6章高电压产生设备与测量技术1. 试验变压器有哪些特点？2. 如何产生高压直流？3. 高电压有哪些测量方法？习题答案绪论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。
电力系统的过电压保护与控制
电力系统的过电压保护与控制随着电力系统的发展与扩大，过电压问题一直是电力系统运行中的一个重点关注的问题。
过电压不仅会对电力设备造成损坏，还会对整个电力系统的稳定运行产生严重影响。
因此，过电压保护与控制是电力系统中的重要环节。
一、过电压产生的原因及危害分析过电压一般是指电压在瞬时时间内突然上升或下降的现象。
其产生的主要原因有以下几个方面：1. 外部因素：如雷电、电力线路的故障、短路等。
2. 内部因素：电力系统的开关操作及突发的负荷变化。
过电压会给电力系统带来诸多危害，主要包括：1. 对设备的影响：过电压会造成电力设备的绝缘击穿，从而导致设备的损坏甚至烧坏。
例如变压器、发电机等重要设备。
2. 对电力系统的影响：过电压会使电力系统的电压分布不均匀，造成电能损失，并可能引发电力系统的不稳定运行甚至崩溃。
二、过电压保护措施为了保护电力系统免受过电压的损害，需要采取相应的保护措施。
以下是一些常见的过电压保护措施：1. 避雷器：避雷器是保护电力系统免受外部雷电等过电压冲击的主要装置。
避雷器能够通过将过电压引入地方来保护电力设备。
避雷器是电力系统中的重要组成部分，确保了电力设备的安全运行。
2. 过电压保护装置：过电压保护装置能够监测电力系统中的电压变化，并及时采取控制措施来保护电力设备。
过电压保护装置分为三类：放电型过电压保护装置、非放电型过电压保护装置和混合型过电压保护装置。
具体选择哪种装置应根据具体的情况进行决策。
3. 控制系统优化：优化电力系统的控制系统，采用合理的控制策略来抑制过电压的产生。
通过控制系统的优化，可以有效地减少过电压的发生概率，降低对设备的损害。
三、过电压控制原则与方法在电力系统中，为了保证过电压不对设备造成损害，需要制定一套科学的过电压控制原则与方法。
以下是一些常见的控制原则与方法：1. 合理地设计电力系统的接地方式：良好的接地系统能够有效地引导过电压到地，保护电力设备。
合理的接地方式可以减少过电压的产生。
电力系统内部过电压
二.过电压的分类
能量来源
1.雷电过电压：雷云中大量雷电荷倾注 于电力系统而形成 2.内部过电压: 由于电力系统内部能量的 转化或传递引起的
能量转化是指磁能转化为电能 能量传递则主要是通过各部分相互之间的电磁耦合。电 网内的操作（拉闸或合闸）和故障（断线或接地等）都 是激发能量转化的原因，按不同原因，将内过电压分为 操作过电压和暂时过电压，暂时过电压包括工频电压升 高及谐振过电压。
有并联电阻时切空线的电流和电压波形
合闸电阻同时还可以起到限制切空线过电压的作用。参看图12－10 因为开断时主断口S1先分开（t=t1），此时，由于Rb的存在，电容 C上的电荷可以通过Rb流向电源，使电压uC不再保持不变，因此主 断口S1上的恢复电压要比没有并联电阻时小。显然Rb愈小恢复电 压就愈小，重燃的概率也就愈低。主断口S1分开后，经过1.5个工 频周期后（t=t2），辅助断口S2打开。此时由于Rb的存在减小了电 容电流和电压间的相位差，从而降低了作用在断口S2上的恢复电压， 所以辅助断口S2重燃的概率也就相应降低。而且即使重燃，Rb将 起阻尼作用，过电压也不会大。
kV kV
对地操作过电压的1.4~1.45倍； 对地操作过电压的1.5倍。
三.空载长线操作过电压的限制措施
1.改善开关熄弧性能 无重燃 无过电压
∵目前断路器己可基本消除重燃现象
∴线路设计中可不考虑切空线过电压
220kV及以下: 不需要采用限制重合空闸过电
压的措施
330 kV
以上:
断路器断口加并联电阻
合闸后： C11与C22并联 合闸瞬间：C11，C22上电荷重新分配
u E m c11 E m c 22 c11 c 22 0
• l1 上起始电压为 0，而不是 - Em ∴ 过电压为 2Em，而不是 3Em
电力系统内部过电压及防护措施分析
电力系统内部过电压及防护措施分析【摘要】在电力设备正常运行过程中，有时即使无雷电等外部侵入也会出现损坏的事故。
通常将电网内部原因造成的过电压称为内部过电压，其对电网系统有着直接而有效的影响。
本文将对电力系统内部过电压进行分析，并且提出切实可行的防护措施。
【关键词】电力系统；过电压；防护措施；分析引言在电力系统中，其运行的可靠性与过电压大小有着不可分割的关系。
过电压可以分为稳态过电压与暂态过电压两种。
内部过电压能量大部分来自于电网自身，并且在额定电压基础之上而产生的，因此，其幅值一般和额定电压的大小成正相关，并且具备统计的性质。
1 暂时过电压种类1.1 由接地故障而导致的过电压在电力系统中，故障时有发生，发射管单相接地故障次数相对较多，并且其伴随着系统电压等级增大而不断增加。
当发生故障为单相接地故障时，以故障点为作为等效点系统等值正序、负序阻抗为：Z1=Z2=JX1，零序限抗为：ZO=JX0，等值电动势为E，A相接地时，B、C两正常相的过电压UB、UC可按照下式进行计算：因为避雷器并不具有保护单相接地时增大单相电压的功能，但是在实际运行过程中，发生单相故障的次数却最多，所以即使产生单相接地故障时正常相过电压尚未达到，然而在实际操作中防护内部过电压常常是用单相接地时正常相工频过电压的值来选择合适的避雷器灭弧电压，并且对于中性点非接地系统来说，因为X0/X11/ωC时，才会引起电压升高导致铁磁谐振，铁磁谐振之后会导致电流反响，极易引起电机反转的故障。
一般情况下，可以采取相应的措施来破坏谐振的条件，例如：减小电抗、增加电阻或者使用消谐器等等。
2 暂态过电压防护措施2.1 间歇性电弧接地过电压间歇性电弧接地过电压一般都是发生在中性点不接地系统之中，因为此类系统具备发生单相接地仍然能持续工作两小时的特征，所以其中电弧可能发生多次充入，使得线路中负荷进行多次重新分配，引起中性点电压上升，最终导致过电压。
虽然此种过电压的幅值相对较小，只为额定电压的3倍左右，然而由于其持续的时间比较长，并且范围相对比较广，将对弱绝缘设备造成严重影响，应该采取相应措施来避免。
电力系统过电压-第五章
& cos α ' l U1 & = sin α ' l I1 j Z
jZ sin α ' l & U 2 I2 cos α ' l &
α ' = ω L0C0
（ω为电源角频率，L0 ，C0 分别为导线单位长度的电感与电 容），对于输电线路，通常α’≈0.06°/km； l ：线路的长度，km。
U B = UC X0 2 X0 ( ) + ( ) +1 X1 X1 = 3 E X ( 0)+2 X1 = K (1) E
-1818-
X 2 2+ 0 X1 X0 1.5 & X1 3 & + j ]E A U C = [− X0 2 2+ X1
§1. 工频电压升高
-4-
§1. 工频电压升高
★合闸后 0.ls 前 高幅值、 高幅值、强阻尼的高频振荡操作过 电压 时间内： ★合闸后 0.1 ~ 1.0s 时间内：暂态工 频电压升高。 频电压升高。由于发电机自动电压 调整器的惯性， 调整器的惯性，发电机的暂态电势 E’d 保持不变，再加上空载线路的电 保持不变， 容效应，使电压升高， 容效应，使电压升高， 1.0s 后，由 于发电机的自动电压调整器开始发 生作用，母线电压逐渐下降。 生作用，母线电压逐渐下降。 以后： ★在 2 ~ 3s 以后： 稳态工频电压升高， 稳态工频电压升高，系统进入稳定 状态。 状态。
& E 1 & = I 0
& X s U1 1 & = 0 1 I1
cos α ' l Xs sin α ' l 1 j Z
配电网内过电压及其防护措施
谐振过电压
定义：在配电网中，由于电磁式电压互感器（TV）的非线性效应，可能 引发谐振过电压。 产生条件：在某些特定频率下，TV的电感与系统的电容会发生谐振。
危害：可能导致设备绝缘损坏，影响系统的正常运行。
防护措施：通过配置消谐装置、改善TV的接地方式等措施进行防护。
雷电过电压
雷电过电压的形成
雷电过电压对配电网的影 响
THANKS
汇报人：
Part Six
配电网内过电压的 监测与控制
监测系统的建立与完善
监测系统的建 立：对配电网 内的过电压进 行实时监测， 及时发现异常
情况
监测系统的完 善：不断优化 监测系统，提 高监测精度和 可靠性，减少
误报和漏报
控制措施的实 施：根据监测 结果，采取相 应的控制措施， 防止过电压对 配电网造成损
Part Three
配电网内过电压产 生的原因
设备因素
设备绝缘老 化
设备制造质 量差
设备设计缺 陷
设备维护不 当
运行方式
配电网的运行方式：正常运行、故 障运行和异常运行
正常运行时，配电网过电压产生的 原因主要是空载长线电容效应和不 对称接地故障
添加标题
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配电网过电压的产生与运行方式密 切相关
配电网内过电压及其防 护措施
,a click to unlimited possibilities
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 配 电 网 内 过 电 压 产
生的原因
05 配 电 网 内 过 电 压 的 防护措施
02 配 电 网 内 过 电 压 的 种类
04 配 电 网 内 过 电 压 的 危害
浅析电力系统的过电压及其限制措施
关 键词 ： 电压 ； 击 ； 过 雷 操作 ； 障 ； 振 故 谐
０ 引 言
对 于 电力 系 统 而 言 ， 电压 主 要 是 指 系 统 内 部 电压 超 过 标 过 准 电压 值 ， 会 对 整个 系 统 的运 行 带 来 各 种 不 便 。 电力 系 统 是 它
２２ 故 障 过 电 压 ． 造成故 障过 电压发 生的 因素是 多方面 的 ，包 括 了人 为因
／ 相关 因素 ， 并采取有 效措施 及 时处理 ， 电力系 统 的高效运 行 压升高 了、 ３倍 。 对
２３ 谐 振 过 电压 ．
电力系统 中 电路参数 、 ｃ 的不利 组合产 生振荡 ， 、 ） 电容
因 素 是 多 方 面 的 ， 主 要 可 分 为 大气 过 电压 和 内 部 过 电压 ２ 但 种 ｃ上就会 由于 电荷积累而产生过 电压 。由电路 固有谐振频率 公 类 型 。前 者 是 外 部 原 因 引起 的 过 电压 ， 本 上 都 是 自然 雷 击 引 式 可 知 基 一 ： ：当电路ｅ ＝ ｐ出现 某 种 浪 涌 或 冲 击 电流 时 ， ２ ｒ／ ｒ 、 Ｃ 起 的 强 电压 ； 者 是 因 为 电力 系 统 的 开 关 故 障 等 因 素 造 成 电 力 后 形 系 统 工 作 状 态 异 常 而 出现 的 强 电 压 。 因此 ， 们 可 以从 这 ２方 频 率 的 分 量 就 会 引 起 电路 谐 振 ， 成 谐 振 过 电 压 。 我
素 、 路 因 素 、 控 因素 等 。 线 调 在 中性 不 接 地 电 力 系 统 中 ， 生 单 相 接 地 故 障 时 ， 故 障 发 非 相 的 相 电压 会 升 高 到 线 电 压 ， 而 引 起 过 电压 。Ｃ相 接 地 时 ， 从 Ｃ 相 对 地 电压 为 ０ 而 Ａ 相 对 地 电 压 为 ： ＡＵ＋（ ＝ ； ； Ｕ＝ Ａ 一 Ｂ相 对 地 电 压 为 ： （Ｕ） 。 由此 可 见 ， 故 障相 电 一 ｃ＝ 非
电力系统内部过电压的防护措施
电力系统内部过电压的防护措施1单相接地形成过电压通常应加强电网及设备运行管理，减少接地故障的发生。
对变压器应经常开展检查维护，使之处于安康状态下运行，还应定期开展预防性试验，防止因绝缘击穿而发生单相接地故障。
对供电线路应注重提高架设质量，合理选择导线截面及档距，线路走廊下的树木要定期砍伐，使线路通道符合技术规范。
严禁在电力线路下建房、植树，及在线路附近采石，以防炸断线路而发生接地故障。
2.负荷突变形成过电压通常可采用并联电抗器，以及按一定程序投、切空载线路，以限制长线路电容效应产生的过电压。
在电机侧采用快速减磁系统以限制发电机转子加速和电枢反应。
3.谐振形成过电压谐振过电压持续时间与回路本身特性有关，因此，对特定电网应尽量防止可能引起的谐振操作，或采取措施破坏谐振条件，如使用消谐器等。
对电磁式电压互感器引起的谐振，可在其二次开口三角处接入一个小电阻以破坏谐振；或在电压互感器高压中性点串入一个15kV、50w左右电阻接地，限制流过中性点的电流，防止电压互感器因磁饱和而发生铁磁谐振。
4.间歇性电弧形成过电压通常在电网中性点接入消弧线圈接地。
利用消弧线圈的电感补偿流过接地点的电容电流，使电弧的存在时间缩短,重燃次数减少，从而抑制了高幅值的过电压。
5.投切小电感性负荷产生的过电压此类过电压产生的根据是断路器的截流，由于其能量较小，通常采用避雷器来抑制。
6.开断电容性负荷产生的过电压此类过电压产生的根据是断路器的重燃，其方法是限制断口恢复电压的上升，以减少重燃的途径，从而到达抑制此类过电压的产生。
其措施是：在断路器断口装置并联电阻,能起到阻尼作用，或采用不会产生电弧重燃的真空断路器。
此外，在电容器运行中应尽量减少频繁的投切操作。
7.对投运空载长线路产生的过电压通常采用带合闸电阻断路器，或采用专门装置来判断当断路器两端电压最低时合闸，或设法消除、削弱线路的残余电压。
此外，电网中运行的变压器或线路装设金属氧化物避雷器开展保护（即使在非雷雨季节也不要退出运行），既可限制线路过电压，又可消除变压器、线路空载投切引起的过电压；控制支路的跌落式熔断器，应改为三相联动的柱上少油断路器，以防止非全相操作。
特高压电网的内部过电压及其限制措施
安装过电压监测装置是特高压电网内部过电压监测与控制的重要手段之一，对于保障电网的安全 稳定运行具有重要意义。
实时监测与控制
监测方法：采用传感器和测量设备对特高压电网内部过电压进行实时监 测 控制策略：根据监测结果，采取相应的控制措施，如调整运行方式、投 切电容器等
抑制措施：合理配置元件参数，避 免产生谐振的条件；采用消谐设备， 减少谐振发生的可能性。
雷电过电压
类型：分为直击雷过电压和 感应雷过电压
产生原因：雷击导致特高压 电网的过电压
特点：峰值高，持续时间短
对电网的影响：可能导致设 备损坏或引发继电保护装置
误动作
接地故障过电压
谐振过电压：由于电网中存 在谐振条件，引发过电压。
THANK YOU
汇报人：
避雷器的选型：根 据电网运行参数和 设备绝缘水平选择 合适的避雷器型号 和参数
避雷器的维护：定 期检查避雷器的性 能，及时更换损坏 的避雷器
安装并联电抗器
限制内部过电压：通过吸收多余的电压，降低线路中的电压水平 降低线路电流：减小电流对设备的冲击，保护设备安全 提高线路稳定性：增加线路的阻尼，减少振荡和波动 安装位置：在特高压电网的关键节点和容易出现过电压的部位进行安装
施
定期进行预防性试验
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定期进行预防性试验：通过定期对设备进行预防性试验，可以及时发现设 备的潜在问题，预防过电压的产生。
单击此处添加标题
配置保护装置：在特高压电网中配置相应的保护装置，如避雷器、过电压 保护器等，可以在过电压发生时迅速切断故障线路，防止过电压的扩大。
单击此处添加标题
优化设备设计：通过优化设备的设计，可以减少设备在运行过程中出现问 题的概率，从而降低过电压的发生率。
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第5章电力系统内部过电压及其限制措施内部过电压的概念1、定义：在电力系统内部，由于断路器的操作或系统发生故障，使系统参数了发生变化，引起电磁能量的转化或传递,在系统中出现的过电压。
2、类型：（1）工频过电压（2）操作过电压（3）谐振过电压3、特点：（1）过电压的能量来源于电网本身。
（2）过电压的幅值与电网的工频电压大致有一定的倍数关系，通常以系统的最高运行相电压为基础计算过电压倍数K。
（3）过电压持续的时间较长。
5、1 电力系统工频过电压一、工频过电压的产生系统正常运行或故障时产生。
如：1、空载长线路末端电压的升高。
2、发生单相接地故障时，非故障相电压的升高。
3、甩负荷引起的工频电压升高。
二、特点1、过电压倍数不大，对正常绝缘的电气设备一般没有危险2、在超高压输电中成为确定系统绝缘水平的重要因素。
（1）工频电压升高将直接影响操作过电压的幅值。
（2）工频电压升高是决定保护电器（避雷器）工作条件的重要因素。
（3）工频电压升高持续时间长，对设备的绝缘不利。
三、形式：1、空载长线路末端电压升高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四、空载长线路电容效应引起的电压升高(X C>>X L)1、输电线路的等值电路：2、首端与末端电压之比为：对于无穷大容量的系统，可以证明：式中：α—相位常数，α=0.06°/KMl—线路长度说明线路末端电压高于首端电压，线路越长，末端电压越高，这种现象是由于电容性充电电流造成的，称为电容效应。
3、系统电源容量对电容效应的影响沿线路的工频电压按余弦规律分布K20 =U2 / E = COS φ/ COS （αl+ φ）Φ= arctg X s / Z式中：X s —系统电源的等值阻抗Z —导线的波阻抗可见，电源容量越小，电抗越大，工频电压升高越严重，即电源电抗的存在相当于使线路变长了。
举例说明：P.125五、不对称短路引起的工频电压升高1、系统发生单相或两相接地故障时，非故障相（健全相）上工频电压将升高（阀式避雷器的灭弧电压是以此升高值决定）2、分析单相接地（以A相接地为例）：利用对称分量法可以求出：（推导从略）零序电抗X0的大小与系统中性点接地方式有关（1）对于3～10KV系统（中性点绝缘系统）：X0由线路容抗决定，为负值。
则X0 / X1的值比稍大。
即：健全相上电压为1、1倍线电压选110%避雷器：如10KV避雷器的灭弧电压为（220KV及以下系统的最高工作电压按1、15Un确定）即选FZ—10/12.7的避雷器（2）对于35 ～60KV中性点经消弧线圈接地系统X0为正值，健全相上电压接近线电压选100%避雷器：如35KV避雷器的灭弧电压为1、0*1、15Un =1、15*35 = 40.25KV即选FZ—35/41避雷器（3）110 ～220KV为中性点直接接地系统一般X0 / X13，则健全相上电压不大于1、4倍相电压。
约80%线电压。
选80%避雷器：（4）330KV及以上超高压系统系统中全部变压器中性点接地，健全相电压升高为0.75倍线电压以下。
考虑电容效应：线路首端选80%避雷器，末端选90%避雷器六、甩负荷引起的工频电压升高1、当发电机突然甩负荷时，将造成线路工频电压升高2、此种过电压的计算较复杂，在此只引出一些结论性概念运行经验表明：220KV及以下电网一般不需要采取特殊措施限制；220KV及以上需要采取限制措施。
七、工频电压升高的限制措施1、利用并联电抗器补偿空载线路的电容效应。
2、利用静止补偿器调节系统无功，控制系统电压。
3、采用降低输电线路零序阻抗的方法。
5.2 电力系统的操作过电压一、操作过电压的产生及类型1、产生：系统中对断路器的操作而带来的过电压。
其过电压倍数K的大小和持续时间与电网的结构、断路器的性能、系统的接线方式及运行操作方式有关，K一般为3～4。
2、类型：（1）空载线路合闸过电压（2）切除空载线路过电压（3）切除空载变压器过电压（4）中性点不接地系统中弧光过电压二、操作过电压对系统的影响1、220KV及以下系统的绝缘水平由雷闪过电压决定操作过电压对设备绝缘的威胁不大，可不采取专门的限制措施。
2、对于220KV以上的超高压、特高压系统其绝缘水平如果按（3～4）Umph(最大运行相电压的幅值）的操作过电压来考虑，其绝缘费用将大幅度增加，因此必须采取措施限制操作过电压在一定水平下。
三、空载线路合闸过电压及其限制措施1、计划合闸：u c= E (1-cosω0t)u c——线路绝缘上的电压，是一个以电源电压E为轴线，以ω0为角频率的高频正弦等幅振荡的随机量。
其最大值为2 E m。
2、故障后自动重合闸线路出现故障时保护跳闸后，经自动重合闸装置进行合闸操作。
此时线路上存在残余电压，产生的过电压比计划合闸更严重。
考虑最严重的情况：假设合闸时电源电压为+Em，残余电压为-Em则振荡过程中电容上的最大电压为：Uc = 稳态值＋（稳态值－起始值）= Em＋[Em －（－Em）]=3Em3、影响过电压的因素合闸相位；残余电荷；断路器合闸的不同期；回路损耗；电容效应4、限制过电压的措施（1）限制工频电压升高（2）采用带并联电阻的断路器（400-600Ω）（3）消除线路上的残余电荷（4）装设避雷器四、切除空载线路过电压1、产生的原因：断路器电弧重燃造成的，特别是油断路器在切断空载小电流时，会发生电弧重燃现象。
2、讨论断路器触头两端的恢复电压U AB第一种可能：当开关触头间去游离能力强，抗电强度恢复快，则电弧熄灭，不会产生过电压．第二种可能：如果开关性能差，恢复电压U AB比开关触头间的抗电强度恢复得快，则将发生电弧重燃。
3、过电压幅值计算：过电压幅值=稳态值＋（稳态值－起始值）=Em＋[Em －（－Em）]=3Em过电压的大小与电弧重燃的次数成正比4、影响过电压的因素：1）断路器的性能2）电网中性点的运行方式3）接线方式4）电晕的影响5）线路侧的电磁式YH5、限制过电压的措施（1）选用灭弧能力强的快速断路器（2）采用带并联电阻的断路器（3000Ω）五、切除空载变压器过电压1、产生过电压的原因：开关断开小空载电流的“截流”现象造成的。
“截流”是指电流在非自然过零时被强行切断，此时变压器线圈中的磁场能量，将转化为变压器对地电容中的电场能量，从而在变压器绕组上产生过电压。
2、过电压的大小及特点（1）过电压的大小Z T——变压器特性阻抗，可达几万欧。
i0一只有几安到几十安，图5—13切除空载变压器的等效电路则Um可达上百万伏举例：i0=20A Z T=50kΩ则Um=20×50=1000KV（2）特点：此过电压由于变压器电感中贮存的能量不大，过电压属于短暂的高频振荡波，对绝缘的影响与雷电波相似，可以用阀型避雷器来保护。
幅值高，频率高，但持续时间短，能量小。
2、限制过电压的措施（1）采用带并联电阻的断路器（>10000Ω）（2）装设避雷器六、弧光接地过电压1、产生过电压的原因：在中性点不接地系统中发生单相接地故障时，流过接地点的电流为电容性电流，当数值超过一定值时（10kV，>30A；35kV，>10A）,电弧难以自行熄灭,出现时燃时灭的间歇性电弧,使系统中电感电容回路发生振荡,在电网健全相和故障相上将产生很高的过电压。
2、分析：电弧的熄灭有2种情况：在工频电流过零时熄灭；在高频振荡电流过零时熄灭。
过电压的数值：健全相的最大过电压值为3.5 Umph，一般在3 Umph以下；故障相不产生振荡过程，其最大过电压值为2Umph。
3、限制过电压的措施：在中性点装设消弧线圈（过补偿）5、3 电力系统的谐振过电压一、概述1、产生的原因由于系统中存在着大量的电容电感元件，在系统进行操作或发生故障时，这些电容电感元件可能形成各种不同自振频率的振荡回路，在外电源的作用下发生谐振现象，造成某些元件上出现谐振过电压。
2、特点谐振过电压是一种稳态现象，存在的时间较长，对电气设备绝缘的危害大。
3、类型系统中的电阻电容元件可以认为是线性的，而电感则可能是线性的、非线性的或作周期性变化的，按电感的类型不同，谐振分为：线性谐振、参数谐振、铁磁谐振二、线性谐振过电压1、L和C为常数2、交流电源的频率等于自振频率，ω＝ω。
，则感抗等于容抗（ＸＬ＝ＸＣ），电路阻抗达到最小，电流很大，在Ｌ和Ｃ上出现过电压。
三、参数谐振过电压系统中某些元件的电感在外界因素影响下发生周期性变化，如发电机的同步电抗在发电机接有容性负载时，参数配合不当，则可能发生参数谐振现象。
导致发电机机端产生自激磁过电压。
由于电感的饱和，电感量减小，回路将自动脱离谐振条件，从而限制了这种自激过电压，所以此类过电压一般很少发生。
四、铁磁谐振过电压1、产生的原因：由于各种电磁元件（如变压器、电压互感器等）铁芯电感的饱和而引起电感值发生变化，而激发起持续性的幅值较大的铁磁谐振过电压。
2、表现形式造成单相、两相或三相对地电压升高，引起“虚幻接地”现象；引起低频摆动；引起避雷器爆炸，烧坏电压互感器和绝缘子。
3、原理分析：U L=ωL I，U C=I/ωC E=∣U L-U C ∣=Δu产生铁磁谐振的必要条件是：ωL > 1/ωC（即电感和电容的伏安特性曲线相交）电路正常时，I较小，呈感性，电路处于非谐振状态，稳态工作点为（a1点）。
由于L具有非线形特性，随着I增大（这种现象叫激发，如电源突然合闸、发生短路等），铁芯饱和，L值会下降；当ωL =1/ωC时，就会发生铁磁谐振（图中的e点）。
但电路在e点之后会自动偏离而跃变到新的稳态工作点（a3点）。
这样，线路上的电压U C就由1值跃变到2值，形成很高的过电压。
在跃变过程中，I相位发生了180度变化，由感性变为容性。
铁磁谐振的特点❖产生串联谐振的必要条件是：电感和电容的伏安特性曲线有交点。
❖在外界的激发下，回路从非谐振工作状态跃变到谐振工作状态，产生过电压，同时发生相位反倾现象。
❖铁磁元件的非线性特性是产生铁磁谐振的根本原因。
❖具有各谐波振荡的可能性。
（基波谐振、倍频谐振、分频谐振）思考题：当增大电路中的电容，而铁磁电感不变，则发生铁磁谐振过电压时，过电压的数值是增加还是减少？试用图解法给以说明。