电力系统内部过电压
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
电力系统过电压分析
电力系统过电压分析过电压是指电力系统中出现的电压超过额定值或设定范围的瞬时现象。
过电压可能由于线路故障、雷击、开关操作和电气设备故障等原因引起。
过电压对电力系统的安全稳定运行产生重要影响，因此，对电力系统的过电压进行准确的分析和评估是必要的。
一、过电压的分类1. 外部过电压：外部过电压是指来自电力系统外部的电压幅度超过了正常运行时的额定值。
外部过电压的主要原因是雷击，雷击可以通过设备接闪装置和接地装置来减轻其影响。
2. 内部过电压：内部过电压是指电力系统内部某个节点的电压幅值超过了正常运行时的额定值，可能导致电力设备的损坏。
内部过电压包括故障过电压和运行过电压。
二、过电压的影响1. 设备损坏：过电压可能导致设备的击穿，损坏电气设备，特别是对绝缘性能较差的设备，如变压器、继电器和电能表等。
2. 系统不稳定：当过电压较大或持续时间较长时，电力系统可能变得不稳定，导致设备间的电能传递受到影响。
三、过电压分析的方法过电压分析是通过数学模型和计算方法对电力系统的过电压进行仿真和计算，以评估过电压对电力系统的影响，并确定相应的防护措施。
1. 瞬态稳定分析：通过瞬态稳定分析可以确定电力系统在过电压冲击下的稳定性。
该分析主要考虑电力系统的动态过程，包括电压暂降、电流冲击和设备响应等。
2. 静态稳定分析：静态稳定分析主要评估电力系统在过电压下的静态稳定性。
静态稳定分析可以评估过电压对电力系统中各个节点电压和功率的影响。
3. 电磁暂态分析：电磁暂态分析是通过计算每个节点的电压和电流的瞬时变化来评估过电压对电力系统的影响。
该分析主要关注电力系统的电磁暂态响应。
四、过电压防护措施为了减轻过电压的影响并保护电力系统的安全稳定运行，需要采取一定的过电压防护措施。
1. 接闪装置：接闪装置可接地试验系统，通过将过电压引到接闪装置上，从而保护电力设备免受雷击等外部过电压的影响。
2. 绝缘配合：合理选择和配合电力系统的绝缘设备和绝缘材料，提高系统的绝缘能力，防止内部过电压的产生和传播。
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
内部过电压原因
内部过电压原因内部过电压是指电力系统中某一部分或某一设备内部电压超过了正常工作范围的现象。
内部过电压可能会对设备的正常运行造成影响，甚至导致设备的损坏。
本文将从内部过电压的原因进行探讨，并提出相应的解决方法。
一、内部过电压的原因1. 突发事件：如雷击、电线短路等突发事件会引起系统内部电压的瞬时升高。
这种突发事件可能会导致电力系统设备的损坏，甚至引发火灾等严重事故。
2. 电力负载变化：当电力负载突然增加或减少时，电力系统内部的电压也会相应发生变化。
特别是在负载突然减少时，电压可能会出现瞬间升高的情况。
3. 电力系统故障：电力系统中的故障，如线路短路、设备故障等，可能会导致内部电压的异常升高。
这些故障可能会对电力系统的正常运行造成严重影响。
4. 功率因数失衡：功率因数失衡是指电力系统中正负序电流不平衡的现象。
当电力系统中存在功率因数失衡时，会引起电压的波动，从而导致内部电压的升高。
二、内部过电压的危害1. 设备损坏：内部过电压可能会造成电力系统中的设备损坏，如变压器烧毁、断路器跳闸等。
这不仅会给维修工作带来不便，还会增加设备更换的成本。
2. 运行不稳定：内部过电压会导致电力系统的运行不稳定，造成电压波动、电流不平衡等问题。
这可能会影响到用户的正常用电，给生产和生活带来困扰。
3. 安全隐患：内部过电压可能引发火灾等安全事故。
电力系统中设备的损坏和短路可能导致火花飞溅，引燃周围可燃物，给人员和财产带来威胁。
三、内部过电压的解决方法1. 安装过电压保护装置：在电力系统中安装过电压保护装置是防止内部过电压的有效措施。
过电压保护装置能够及时检测到电压异常，并采取相应的措施，保护设备的正常运行。
2. 增加电力系统的稳定性：提高电力系统的稳定性是减少内部过电压的关键。
可以通过增加电容器、稳压器等设备来提高系统的稳定性，减少电压波动的可能性。
3. 维护设备的正常运行：定期检查和维护电力系统中的设备，及时排除潜在故障，可以有效地减少内部过电压的发生。
9-电力系统内部过电压
36
限制过电压的措施
从断路器入手，在断路器的主触头上并电阻（线性 或非线性），能有效地限制这种过电压。
接近被切电感的工频激磁阻抗（数万欧）故为高值 电阻 从变压器入手，减小变压器的特性阻抗。使CT 增大 或电感LT减小。
采用避雷器保护。切除空载变压器过电压的幅值大， 持续时间短，能量小，类似雷电过电压，可用阀式பைடு நூலகம் 雷器
1 2 C U T 0 若略去截流瞬间电容上所储存的能量 2
上出现的最大电压
，则电容
LT 2 U max I 0 ZT I 0 CT
式中ZT
LT CT
—变压器的特性阻抗
33
设 I 0 为正值，则相应的 U 0 必为负值。当开关中突然灭弧 LT 中的电 流 i L 不能突变，将继续向 CT 充电，使电 时， 容上的电压从“ U 0”向更大的负值方向增大，如图所 示。
发展过程
影响因素和限制措施
空载线的合闸分为两种情况，即正常合闸 和自动重合闸。这时出现的操作过电压称为合 空线过电压或合闸过电压，重合闸过电压是合 闸过电压中最严重的一种。 合闸过电压在超高压系统的绝缘配合中， 上升为主要矛盾，成为选择超高压系统绝缘 水平的决定性因素。
1、发展过程
用集中参数等值电路暂态计算的方法来分析。 在正常合闸时，若断路器的三相完全同步动作， 则按单相电路进行分相研究，可得到图（a）所示的等 值电路。在做定性分析时，还可忽略电源和线路电阻 的作用，这样就可以进一步简化成图（b）所示的简单 振荡回路。
37
小 结
当被切断的电流较小时，电弧往往提前熄灭，亦即 电流会在过零之前就被强行切断（截流现象）。 电容上出现的最大电压 L
U max
第十二章电力系统内部过电压
第二节 操作过电压
电力系统中常见的操作过电压有：中性点绝缘电网 中的电弧接地过电压；切除电感性负载过电压；切除 电容性负载过电压；空载线路合闸过电压以及系统解 列过电压等。 ❖一、空载变压器的分闸过电压 ❖二、空载长线路的操作过电压 ❖三、电弧接地过电压
第十二章电力系统内部过电压
此在电路切除前，可认为
电容电压uC和电源电势e近 似相等，而流过断口的工
频电流iC超前电源电压90°。
图12-4 切除空载长线
(a)接线图； (b)单相等值电路图
第十二章电力系统内部过电压
伴随着高频振荡电压的出现，QF断口间将有高 频电流流过，它超前于高频电压90°。因此，当uC 达到(-3Em)时（图中t＝t3时刻），高频电流恰恰经 过零点，于是电弧可能再一次熄灭。又经过工频半 个周波后（图中t＝t4时刻），作用在断口上的电压 将达4Em。假如断口又恰好在此时击穿，则由于电 容的起始电压为(-3Em)，电源电压为Em，振幅为4Em， 振荡后电容上的最大电压可达5Em。
图12-5第十切二除章空电载力长系线统时内部的过电电流压和电压波形
限制切空载线路过电压的措施有： （1）采用不重燃断路器
在现代断路器设计中通过提高触头之间的介 质绝缘强度使熄弧后触头间隙的电气强度恢复速 度大于恢复电压的上升速度，使电弧不再重燃。 （2）并联分闸电阻R
在断路器主触头上并联分闸电阻R，也是降低 触头间的恢复电压、避免重燃的有效措施。 （3）线路首末端装设避雷器
第十二章电力系统内部过电压
在实际电路中diL/dt是不会达到无穷大的。这是 因为变压器绕组除励磁电感LT外，还有电容CT，如 图12-1所示。断路器截断电流后，电感中的电流可
2024年国家电网招聘之电工类真题练习试卷B卷附答案
2024年国家电网招聘之电工类真题练习试卷B卷附答案单选题（共45题）1、电力系统内部过电压指的是（）。
A.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B.即电磁暂态过程中的过电压，一般持续时间在0.1s（五个工频周波，持续时间一般以ms计)以内的过电压C.持续时间一般只有数十msD.持续时间比雷击过电压短【答案】 A2、波在沿架空线传播过程中发生衰减和变形的决定因素是（）。
A.导线电阻B.导线对地电容C.导线对地电感D.冲击电晕【答案】 D3、为提高导体的载流量，应采取措施中错误的是（）。
A.采用电阻率较小的材料，如铝、铝合金等B.改变导体的形状，增加导体散热表面积C.导体布置采用散热效果最佳的方式D.采用电磁屏蔽，进而降低导体发热【答案】 D4、电网中性点接地的运行方式对切除空载线路来说（）。
A.可以降低过电压B.没有影响C.可以升高过电压D.影响不大【答案】 A5、下列不属于空载线路合闸过电压的影响因素是（）。
A.合闸相位B.回路损耗C.电弧重燃D.电容效应【答案】 C6、继电保护测量回路的作用（）。
A.测量与被保护电气设备或线路工作状态有关的物理量的变化，如电流、电压等的变化，以确定电力系统是否发生了短路故障或出现不正常运行情况B.当电力系统发生故障时，根据测量回路的输出信号，进行逻辑判断，以确定保护是否应该动作，并向执行元件发出相应的信号C.执行逻辑回路的判断，发出切除故障的跳闸信号或指示不正常运行情况的信号D.包括ABC【答案】 A7、无功功率流过线路电阻时（）。
A.产生有功功率损耗B.产生无功功率损耗C.既产生有功功率损耗，又产生无功损耗D.既不产生有功功率损耗，又不产生无功损耗【答案】 A8、如果系统在遭受到外部扰动后，系统运行指标变化很大以致于不能保证对负荷的正常供电，则此时系统（）。
A.不稳定B.暂态稳定C.稳态稳定D.波动【答案】 A9、冲击电流主要用于检验电气设备和载流导体的（）A.热稳定B.载流量C.动稳定D.耐压等级【答案】 C10、下述电气设备中最大工作电流为其额定电流值的是（）B.调相机C.电动机D.电力变压器【答案】 C11、下列不属于屋外配电装置的特点的是（ )A.屋外配电装置土建投资少B.屋外配电装置建设周期短C.屋外配电装置受气候条件和周围环境影响较大D.屋外配电装置主要适用于110KV 及以下电压等级【答案】 D12、己知高压断路器用在海拔为 3000 米的地方，绝缘强度下降为（）A.10%B.20%C.30%D.15%【答案】 B13、500kV系统的平均额定电压为（）。
过电压和欠电压的定义
过电压和欠电压的定义过电压和欠电压是电力系统中常见的故障现象，它们对电器设备和电网的安全运行都会产生不利影响。
本文将从定义、原因、影响和防范措施几个方面介绍过电压和欠电压的相关知识。
一、过电压的定义过电压是指电力系统中出现的电压超过额定值的现象。
电力系统中的过电压分为内部过电压和外部过电压两种情况。
内部过电压是由于电源或负载的突然断开或接入造成的，如电动机的突然停机或开机；外部过电压则是由于雷电、电网突然短路或开路等原因引起的。
二、过电压的原因过电压的产生原因多种多样，主要包括以下几个方面：1. 外部原因：雷电是引起过电压最常见的外部原因之一，雷电击中电力线路或设备会产生瞬态过电压。
此外，电网的短路或开路也会导致过电压的产生。
2. 内部原因：内部原因包括电动机突然停机或开机、电力电子设备故障、电网突然负荷变化等。
三、过电压的影响过电压会对电器设备和电网的安全运行产生严重影响，具体表现如下：1. 对设备的损害：过电压会使电器设备的绝缘层受到破坏，导致设备的故障和损坏，甚至引发火灾等事故。
2. 对电网的影响：过电压会使电网的电压失控，导致电网的不稳定运行，甚至造成电力系统的崩溃。
3. 对生活用电的影响：过电压会对家庭和工业用电带来不便，如使电灯熄灭、电器损坏等。
四、过电压的防范措施为了避免过电压对电力系统和电器设备的危害，需要采取一系列的防范措施：1. 配置过电压保护装置：针对不同的电器设备和电力系统，选择合适的过电压保护装置进行配置，如过电压保护器、过电压限流器等。
这些装置能及时检测到过电压并采取相应的保护措施。
2. 加强绝缘措施：对于容易受到过电压影响的设备，要加强其绝缘措施，提高设备的绝缘强度，减少过电压对设备的损害。
3. 控制电网负荷：合理控制电网负荷，避免电网突然负荷变化引起的过电压。
4. 接地保护：加强电力设备的接地保护，减少过电压对设备的影响。
5. 防雷措施：在电力设备和建筑物上加装避雷装置，减少雷电对电力系统的影响。
内部过电压
内部过电压是由于断路器操作、线路或设备发生故障或其他原因，使电力系统工作状况和系统参数发生变化，引起电网内部电磁能量的转化或传递所造成的电压升高。
内部过电压包括工频过电压、操作过电压和谐振过电压。
1．工频过电压常见的几种工频电压升高包括：空载长线路电容效应引起的工频电压升高、接地故障引起的工频电压升高和发电机甩负荷引起的工频电压升高。
工频电压升高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重视。
这是因为：（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，所以在设计高压电网的绝缘时，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装置工作条件的重要依据，例如避雷器的灭弧电压就是按照电网单相接地时健全相上的工频电压升高来选定的，所以它直接影响到避雷器的保护特性和电力设备的绝缘水平。
2．操作过电压断路器对线路或其他电气没备进行各种正常或故障开闭过程时，产生的电压振荡以及间歇性电弧短路、系统解列、中性点不接地系统的弧光接地等。
典型的操作过电压包括：切除容性负荷引起的过电压、切除空载变压器引起的过电压、中性点不接地系统的电弧接地过电压等。
3．谐振过电压谐振过电压产生的原因是：系统中某一电感和电容元件参数的适当配合，形成产生谐振的振荡回路，在一定条件下，引起网络的线性或非线性的谐振暂态现象。
这种过电压幅值较高，持续时间较长。
谐振过电压按照原理分为线性谐振、铁磁谐振、参数谐振。
谐振回路由不带铁芯的电感元件（如输电线路的电感、变压器的漏感）或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件（如消弧线圈，其铁芯中有气隙）和系统中的电容元件所组成，在正弦电源作用下，当系统自振频率与电源频率相等或接近时，可能产生线性谐振。
谐振回路由带铁芯的电感元件（如空载变压器、电压互感器）和系统中的电容元件组成。
受铁芯饱和的影响，铁芯电感元件的电感参数是非线性的，这种含有非线性电感元件的回路，在满足一定谐振条件时，会产生铁磁谐振。
第9章 电力系统内部过电压
高电压技术
实际上，回路存在电阻与能量损耗，振荡将 是衰减的，通常以衰减系数 来表示。当为工频 交流电源时，有：
uc Em (cos t e cos 0t )
其波形见图9-5（b）
t
第九章 电力系统内部过电压
高电压技术
以上是正常合闸的情况，空载线路上没有
第九章 电力系统内部过电压
Байду номын сангаас 高电压技术
目前限制切空载变压器过电压的主要措施
是采用避雷器。切空载变压器过电压幅值虽较 高，但持续时间短，能量不大，用于限制雷电 过电压的避雷器，其通流容量完全能满足限制 切空载变压器过电压的要求。避雷器应接在断 路器的变压器侧，保证断路器开断后，避雷器 仍留在变压器连线上。此避雷器在非雷雨季节
设定断路器开断过程中的重燃和熄弧时刻，
以导致形成最大过电压为条件进行分析。
图9-2
切除空载线路过电压的形成过程
第九章 电力系统内部过电压
高电压技术
二、影响因素和限制措施 首先，断路器触头重燃及电弧熄灭有明显 随机性。 其次，电力系统中性点接地方式对切空载
线路过电压也有较大影响 。
另外，当母线上有其他出线时，相当于加
均分配在三相对地电容中，形成电压的直流分量q/（3C0）=-1。 于是熄弧后，导线对地电压由各相电源电压叠加直流电压而成。 B、C相电源电压为-0.5，叠加后为-1.5，A相电源电压为1，叠加 后为零。因而，熄弧前后各相对地电压不变，不会引起过渡过程。
图9-10
单相接地电路图及相量图
第九章 电力系统内部过电压
时燃时灭时，这种间歇性电弧接地使系统工作状态时
刻在变化，导致电感电容元件之间的电磁振荡，形成
过电压名词解释
过电压名词解释过电压名词解释：一、过电压的定义过电压是指电力系统中的电压超过了设备的额定电压或系统的正常运行电压。
这种电压的升高可能是由于系统内部的故障、操作过电压或雷电过电压等原因引起的。
过电压的存在对电力系统的设备和绝缘造成威胁，可能引发设备损坏、绝缘击穿等事故。
二、过电压的分类1.操作过电压：操作过电压是由于电力系统的操作（如断路器的合闸、分闸操作）而产生的过电压。
这种过电压的特点是持续时间较短，但电压幅值较高。
操作过电压的幅值和波形受到系统参数、设备特性和操作方式等多种因素的影响。
2.雷电过电压：雷电过电压是由雷电活动引起的过电压。
当雷电击中电力系统中的设备或线路时，会产生极高的电压和电流。
雷电过电压具有幅值极高、波前时间极短的特点，对电力系统的绝缘和设备构成严重威胁。
三、过电压的危害1.设备损坏：过电压可能导致电力设备的绝缘击穿、电弧重燃等，进而引发设备损坏、火灾等事故。
2.系统瘫痪：严重的过电压可能导致大面积的设备损坏，使电力系统瘫痪，造成大面积的停电事故。
3.人身安全：过电压可能引发电弧、电击等，对工作人员和公众的人身安全构成威胁。
四、过电压的防护措施1.设备绝缘加强：提高电力设备的绝缘水平，采用更高耐压等级的绝缘材料，以减少设备在过电压作用下的损坏风险。
2.避雷措施：在电力系统中设置避雷针、避雷器等设备，引导雷电电流入地，保护设备和系统免受雷电过电压的侵害。
3.操作策略优化：优化电力系统的操作策略，如合闸、分闸时序等，以降低操作过电压的幅值和持续时间。
4.过电压保护装置：装设过电压保护装置，如金属氧化物压敏电阻（MOV）、气体放电管（GDT）等，当电压超过设定值时，这些装置会迅速动作，将过电压导入大地或旁路，保护设备免受损坏。
五、总结过电压是电力系统中一种常见的现象，它对电力系统的安全稳定运行构成严重威胁。
了解过电压的分类、危害及防护措施，对于保障电力系统的安全运行、减少设备损坏、保护人身安全具有重要意义。
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。
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电力系统内部过电压
内部过电压的能量来自电网本身，它的幅值大小与 电网的工作电压有一定的比例关系，用工作电压的 倍数（过电压倍数）来表示。其基准值通常取电网 的最大工作相电压幅值UΦ 。（雷电过电压用幅值绝 对值来表示）。
6～10kV，35～60kV：电弧接地过电压 110～220kV：切空载变压器，切除空载线路过电压 330～500kV：合空载线路过电压
9.1 切除空载线路过电压
切除空载线路是电力系统中常见的操作之一。产生 过电压的原因是断路器分闸过程中的重燃现象。 切除空载线路时引起的操作过电压幅值大、持续时 间长。
可采用限压保护装置和其他技术措施来加以 限制。
电力系统常见操作过电压种类
一、切除空载线路过电压（中性点直接接地系统） 二、合空载线路过电压（中性点直接接地系统） 三、切除空载变压器过电压（中性点直接接地系统） 四、电弧接地过电压（中性点不直接接地系统）
在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型：
• • 利用避雷器来保护 • ZnO或磁吹避雷器安装在线路首端和末端，能有效地限
第九章 内部过电压
内部过电压
在电力系统中，由于断路器操作、故障或 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递从而造成的 电压升高，称为电力系统的内部过电压。
内部过电压的产生根源在电力系统内部， 其大小由系统参数决定。
系统参数的变化原因是多种多样的，因 此内部过电压的幅值、振荡频率以及持 续时间不尽相同，通常按产生原因的不 同可分为：
发展过程 影响因素和限制过电压大小的措施
切除空载线路等值电路
e(t) Em cost i(t) Em cos(t 900 )
XC XS
Xc X s 容
性电流，通常为 几十到几百安， 比短路电流小得 多。
此时断路器切断 的是较小的电容 电流
充电（电容）电流比电 压u超前90°，触头间的 电弧总是要到电流过ic零 点电附 源U近电 才压能正熄好灭处，于这幅时值
电力系统内部过电压
暂态过电压是一种在一定位 置上的的相对地或相间的过 电压，具有一定的振荡频率， 由于无阻尼或弱阻尼，因此 持续时间较长。
内部过电压
操作过电压是电磁过渡过程 的过电压。
暂态过电压
操作过电压
工频电压升高
谐振过电压
空载长线的 电容效应
线性谐振过电压
不对称短路引起的 工频过电压
铁磁谐振过电压
的附近，触头间的电弧 熄灭后，线路对地电容 上将保留一定的剩余电 荷，导线对地电压将保 持等于电源电压的幅值。
空载线上的电压与电流
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切空线时电压沿线分布分析
切空线时电压沿线分布图
（1）设第一次熄弧（t=0） 发生在 u U 熄弧后全 线对地电压将保持 U
（2）t=T/2(T为正弦电
源电压的周期)时，电
（7）线路对地电压由 3U
转变为 U ，相当于一个
幅值等于4U 的电压波由 线路首端向末端传播，相应
的电流
i
4U
（d）
Z
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(8)当这个电压波和电流波到达
开路末端时t T ，又将发
生全反射，线路上的合成电压 将等于 8U 3U 5U (e)
依此类推，线路上的过电压 将不断增大 U 3U 5U 7U
射，电压变2为
v
U 2U
电流
波发生负的全反射，反射波
所到之处，合成电流为0 （c）
切空线时电压沿线分布图
(5)反射波到达线路首端 时（t T 2），触头间的 电流反向2 ,因而必然有一 过零点，电弧再次熄灭。
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（6）熄弧后，线路再次与电源 分离，其对地电压为 3U ，
电源电压按正弦规律变化，当 t=T时，电源电压 u又由 U 变 为 U ，作用在触头间的电位 差增大为 4U ，电弧再次重燃。
甩负荷引起的 工频电压升高
参数谐振过电压
切空线过电压
合空线过电压
切空变过电压 间歇值不大，一般来说，对正常 绝缘的电气设备没有威胁。但工频电压的升高常伴随 操作过电压，其大小直接影响操作过电压的幅值。
谐振过电压 在电感和电容元件间形成的振荡，持续时 间较长。而现有的限压保护装置的通流能力和热容量 都很有限，无法防护谐振过电压。确定绝缘水平时， 要求各种绝缘均能可靠地耐受尚有可能出现的谐振过 电压的作用，而不再专门设置限压保护措施。
U
2 3 Un
Un－系统额定电压有效值，kV
分析内部的过电压的发展过程，可以采用分布参数等 值电路及行波理论，也可采用集中参数等值电路的暂 态过程计算方法。
操作过电压
电力系统中的电容、电感元件均为储能元 件。当系统操作或故障使其工作状态发生变 化时，将产生电磁能量振荡的过渡过程。在 设备上将会产生数倍于电源电压的过渡过程 过电压。它是高频振荡、强阻尼、在几毫秒 至几十毫秒后衰减消失的过电压。
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线路最高暂态幅值：
Umax ＝ U稳态 ＋(U稳态－U起始)＝ 2 U稳态－U起始
t=t1时，开关K发生第一次熄弧 t=t2时，开关K发生第一次重燃 t=t3时，开关K发生第二次熄弧 t=t4时，开关K发生第二次重燃
UC = -Uφ UCmax1 = 3 Uφ UCmax1 = 3 Uφ UCmax2 = -5 Uφ
源电压变为 U ，触 头间电位差 2U
（3）电弧重燃，对地电压
由 U变成 U 相当于一
个幅值为2U 的电压波和 相应的电流波i( 2U)从线路 首端向末端传播，Z所到之
处电压变为 U ，电流由0
变为 2U
Z
(b)
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(4) 2U的电压波传到线路的
开路末端t T , l 发生全反
过电压产生的根本原因：断路器的电弧重燃 断路器的灭弧能力越差，重燃几率越大，过电压幅值
越高。 限制过电压的措施：
提高断路器的灭弧性能，减少或避免电弧重燃；
• 采用不重燃断路器 • 加装并联分闸电阻 （先打开主触头K1,1.5~2周期后再将
辅助触头K2打开，完成整个拉闸动作）降低触头间的恢 复电压、避免重燃。