高电压技术 第11章 电力系统暂时过电压

通常认为 C 和 R 是线性元件，根据电感 L 的不同 特性（线性、非线性、周期性），对应三种谐振方式。
4、线性谐振：
R L
Uc E
E
I
C
1
0

1
0
1 LC
谐振条件
Uc E 2 2 1 2 2 0 0
2 2

R 2L
0
暂时过电压：瞬时过程完毕后出现的稳态工频电压升高 （工频过电压）或谐振（谐振过电压）。
11.1 工频过电压
1、工频过电压： 电力系统在正常或故障运行时可能出现幅值超过最 大工作相电压、频率为工频或接近工频的电压升高。
2、意义：
它对系统电气设备的正常绝缘一般没有危险，但对 超高压远距离输电确定绝缘水平时，起着重要作用。 我国超高压系统中，要求线路侧工频过电压不大于 最高运行相电压的1.4倍；母线侧工频过电压不大于最 高运行相电压的1.3倍。
第11章 电力系统暂时过电压
11.1 工频过电压
11.2 谐振过电压
1、内部过电压： 在电力系统中，由于断路器操作、故障或者其他原 因，使系统参数发生变化，引起系统内部电磁能量的振 荡转化或传送所造成的电压升高。
2、内部过电压倍数Kn：
内部过电压幅值与系统最高运行相电压幅值之比。 3、分类： 操作过电压：由于操作或故障引起的瞬时电压升高。
S 3U xg
Ixg 0 U E
可见，甩负荷前传输的功率愈大，甩负荷后的工频 电压也愈高。
11.2 谐振过电压
1、谐振： 振荡回路中某一自由振荡频率等于外加强迫频率的 一种稳态（准稳态）现象。
2、危害性：
既决定于其幅值大小，也决定于持续时间的长短。 3、谐振设备： L：发电机、变压器、线路电感、电抗器、互感器。 C：补偿电容、杂散电容、对地电容、相间电容。 R：线路。
3、工频过电压的形成：
① 空载长线路电容效应引起的工频过电压：
R
IR
I
UXSE源自 IX SXCUC
E I
UC
E
x
0
均匀无损空载线路沿线电压逐步升高，线路末端电 压最高。为限制长线路的工频电压升高，通常采用并联 电抗器补偿线路电容电流，削弱线路电容效应。
② 不对称接地引起的工频过电压（以单相接地为例）：
5、非线性谐振：
非线性谐振也称铁磁谐振，指发生在含有非线性电 感（如铁芯电感元件）的串联振荡回路中的谐振现象。
R L
U C
Uc
UL
E
I
E
0
a
b
c U
I
根据 E
U
的交点，可知非线性电路有多个解。
点a：L和C上为小电压、小电流，为非谐振点。 点b：按照小干扰分析，为非稳定工作点。 点c：既是稳定点，且大电压、大电流，为谐振点。
6、参数谐振：
参数谐振也称周期性谐振，指串联回路中含有周期 性变化的电感（如同步电抗），其变化频率为电源频率 的偶数倍，并有相应的电容配合，回路电阻也不大时， 有可能出现的谐振现象。
特性：
谐振所需的能量由改变电感参数的原动机提供； 每次参数变化引入的能量要足够大； 谐振后，电压、电流值理论上可以达到无穷大； 当参数变化频率与振荡频率之比等于2时，谐振最易 发生。
I
Z

E I

U
UA
Z

O
U
UC
UB UB
I
0
Z
0
0 U
UC
可见不对称接地会引起线路的过电压，因此线路的 避雷器设计要考虑到此类问题。
③ 甩负荷引起的工频过电压：
E
xs
U xg I x g
正常时：
突然甩负荷后：
U E jx s I xg E jx s