配电网过电压课件

(5)各种自动装置和计算机的应用，使配电网调度、监 控达到新水平，保证了电网的经济运行。 (6)配电网中性点接地方式，我国一直沿用不接地和 经消弧线圈接地两种。随着城市电力网中电缆线路大幅度 增加， 电容电流大．以及因某些进口设备绝缘水平较低， 原来中性点接地方式有些小适应，我国个别城市配电网已 改用中性点经低电阻接地的远行方式。 (7)乡镇配电网，虽然是以架空线路为上的放射型电 网，但重合闸装置的普遍应用，线路瓷横祖的推广，配电 变爪器质量的提高、以及维护、监测、管理的加强，供电 可靠性亦有明显的改善。 配电网承担着直接向用户供电的任务，随着生产的发 展，势必促使供电系统纶发记。可以预见。今后的配电网 会得到人们更多的重视，新技术、新设备的应用会更快、 更广，供电质遗将会进—步提高．可更好地满足国民经济 发展的需要。
第三节 研究过电压的方法
电力系统过电压、尤其是雷电过电压， 各种影响因素的随机性很大。过电压的出 现及其幅值的大小均具有强烈的统计性。 在研究过电压问题时，除了系统的理论分 析外，可运用模拟试验、数值计算和现场 测量等手段，达到相互补充、相互验证的 效果，有利于深入揭露现象的本质。
源自文库 一、模拟方法
使用模拟装置分析过电压是一种传统方法。 常用的模拟装置有防雷分析仪和内部过电压模拟 装置或称暂态网络分桥仪(TNA)。模拟法的优点 是可清楚地观察到各种类型过电压的发展过程， 并能方便地研究限制措施，干预这种过程的产生 和消除。 要使模拟系统与原型系统中所发生的物理过 程相似， 必须满足一定的模拟条件，模型量与原 型量之间应对应地有无量纲的固定比例系数，即 模拟比。电入系统的模拟有：
2)富(拉）氏变换法。 3)差分法。 这些方法各有长处，如贝杰龙法适匝性强，处 理大型网络比较方便；畜氏变换法、网格法反映 的物理概念较清晰；富氏变换法能自然引入参数 的频率特性；差分法汁算精度较高等。
三、现场测量法
在运行电网中测量、记录过电压幅值和波形， 是在此特定条件下最有权威性的数据问题在于这 种研究方法有较大的局限性，它不可能在大范围 内变动运行接线及元件参数，也不可能人为地剔 除或控制一些影响因素而突出另一些影响因素， 来研究过电压的发展规律。试验次数也受到限制。 当然，更无法把现场测量法使用于设计中的电网。 现场测量有两方面内容。一是根据预定白的， 有计划地安排在运行电网中进行过电压试验；二 是在电网中安装自动记录器，常年监测，积累资 料。
式中有下标m者为模型量，无下标者为原型量，M为模 拟比。按这种规则的组合称相似性准则。 模拟方法有数学模拟和物理模拟两种。数学模拟中模型 与原型的物理过程可以不同，不过这些过程应按同一形式的 方程式进行变化。在物理模拟中，模型量与原型量的区别只 是大小比例不同，其物理本质是完全一样的，故物理模拟是 保持同一物理本质的模拟。可见数学模拟是各种现象之间方 程的等形。物理模拟是各种原型的缩影。 应用模拟装置研究过电压的范围是很广泛的。通常，在 防雷分析仪上进行变电站防雷接线试验，测量不同进波时各 点过电压值，观察各种因素对过电压的影响规律，拟定合理 的防雷方案；在暂态网络分析仪上、可根据系统运行状况， 观察和测量系统中出现的工频暂态过电压、操作过电压和谐 振过电压的发展、波形、幅值，以及限制措施的效果等等。
过电压幅值记录器是记录安装点呈现内部过电压的专用仪 器(有时．也记录少量的雷电过电压)，它通过电容分压装 置(如套管电容)接入电网，如图1-2所不。仪器由过电压本 身启动，当外加电压超过仪器某级整定值时，就会记录过 电压的幅值和次数。这种仪器既可用于长期运行记录，也 可作为现场试验的测试工具。
研究分析雷电过电压时，雷电流幅值、陡度、极性、雷 击杆塔时雷电流的分布、通过避雷器的雷电流幅值等等参数 是十分重要的。应用磁钢棒测量雷电参数虽较麻烦，也不签 准确，但成本低，测量点可随意选得．便于基层使用。只要 坚持不懈地定期检测记录，积冕数据，是很有益的。我国雷 电流概率曲线就是从大量记录数据中归纳出来的。 70年代中期，美国首先应用雷电定向定位系统观察雷电 活动，自动记录雷电参数。我国在1985年后也开始应用这种 先进仪器。雷电定向定位系统能以极大的样本量获得雷电流 幅值的概率分布，可测定落雷密度和多雷区，推算线路受雷 宽度，指示线路雷击点位置，避免全线巡视，缩短枪修时间。 该系统还可作雷暴临近的须警，预警时间能长达4h以上为电 网运行、水利、交通、航天、人民生活等方面提供预防时间， 减小损失。 上述研究过电压的方法是相辅相成的，不可偏废，随着 技术的进步，研究过电压的手段也会越来越先进。限于篇幅， 这方面的内容恕不展开。
第二节 配电网的过电压问题
配电网具有分布广、设备多、绝缘水平 低的特点，易因过电压造成绝缘事故。运 行经验表明，配电网的过电压事故约占整 个电力系统过电压事故的7％~80％，严重 地威胁着安全供电。 配电网络过电压主要有以下几种。
一、雷电通电压
配电线路电压等级较低(一般在35kv及以下)， 线路杆塔不高，易受建筑物和树木的屏蔽，雷直 击线路的概率比高压输电线路小，但因其绝缘水 平低，非直击雷(感应雷过电所)将成为线路雷害 跳闸增多的主要原因。虽然，感应雷的形成和计 算的推导，在一定的假设前提下，已获得与客观 存在基本一致的结论。但在应用时，仍要按具体 条件多做分析。例如，线路走向不可能不变，极 端情况，若为环形，雷击环中心地面，则导线上 的感应雷道电压要比用公式计算的大得多。
配电架空线路的防雷问题、是日前尚没有很 好解决的问题之一。 配电变压器防雷是配电网防雷的另一突出问 题。据统计，我国配电变压器因雷害损坏的数量 可达总合数的1％，一个地区供电局，有干台以上 的配电变压器，每年雷害损坏的数量相当可观。 一台配电变压器的损坏，将使某一范围内长时间 停电，影响较大。目前，配电变压器防雷已有较 统一的接线方式，关链在于认真实施和推广应用， 并进一步总结完善。 低压接户线的防雷易被人们忽视，据部分地 区统计，雷害造成电能表损坏率高达1.7％~6.6 ％， 尤为严重的是，曾多次发生人身伤亡事故。
二、数值计算法
利用计算机的计算功能进行电力系统暂态和 稳态计算是研究过电压的新手段。对计算机而言， 它不像模拟装置那样，因受设备限制有难以广泛 改变系统接线和调节元件特性的困难。应用计算 机进行数值分析，具有改变参数方便，规模不受 限制，计算速度快、精度高，费用小等优点。 一般，在数值计算前，须将实防系统简化， 得出等值计算系统，确立计算模型，选样计算方 法。目前，应用较多的方法有： 1)行披法。包括网格法；微增量法；贝杰龙 (Bergeron)法。
第一章 绪 论 第一节 配电网的发展
随着我国工农业生产迅速发展，城乡电 力负荷大幅度增长。为满足生产和人民生活 的需要，我国配电网整顿了电压等级，扩大 了供电范围，改善了电网结构，新技术、新 设备得到了广、泛应用，供电可靠性和电能 质量都有了明显的提高，尤其是开放城市的 市区电网更显突出。
归纳起来有以下几方面的发展：
由于电网调压的要求，并联补偿电容器组须 频繁操作。在切合电容器组操作中产生的过电压 与切合空载线路类似，但因其容量大，为限制过 电压，在断路器和氧化锌巡雷器的选择方面，近 年来做了大量的研究工作。 开断高压感应电动机产生的过电压与开断空 载变压器过电压有相同之处，也有十分明显的不 同之处。还有，开断电弧炉变压器产生的过电压 因其结构和运行的特点、在采取限制措施时有一 定的难度，需有特定的方法。
(2)架空绝缘号线的应用，使配电网改变了旧貌。架空绝缘 导线又称自身承裁式架空电缆，最初是在聚氯乙烯电缆中加一根 钢丝吊线，为降低造价，现用交联聚乙烯的芯线，绞合在一根吊 线上而成。其优点是供电安全可靠；安装施工和带电作业简便； 运行维护工作量小，有利于城市绿化，减小火灾和防止窃电等。 显然、比传统的棵线优越，又比地下电缆便宜。绝缘导线已在70 多个国家中推广应用。 (3)推广新型电气设备。随着城市的发展，建站占池愈来愈 困难，因此，如sF6开关柜、干式变压器、全封闭配电站等紧凑 型电气设备的应用愈来愈多，这也是城市电力网建设的一种趋势。 (4)氧化锌避雷器是70年代发展起来的新技术， 目前已在我国 配电网中得到较广泛的应用，这种新型避雷器对电气设备绝缘的 安全运行起着重要的作用。由于氧化锌避雷路优异的非线性特性， 不仅可限制相对地过电压．也降低了相间过电压，为缩小电气没 备相间距离，研制小型化设备提供了可能性。
(1)发展环网供电。长期以 来，我国配电网是采用以架空 线路为主的放射型供电方式。 这些放射形线路上接有许多配 电变压器， 一旦馈电线故障， 断路器跳闸，必然造成大面积 停电。另外，由于负荷重、线 路长、单电源供电、自动化程 度低、无备用设备和容量导致 电网应变能力很差，以及为解 决供需矛盾及维护检修的需要， 人为拉闸断电的事也常有发生。 为改变这种状况，不少城市电 网已逐步改造为环网供电的方 式，如图1-1所示。
三、谐振过电压
中性点不接地系统中，电磁式电压互感器饱和 引起的谐振过电压是令人烦恼的事。限制造种过电 压的措施是多种多样的，具体到某一电网选用哪种 措施有效，则必须在比较现有的各种措施后，才能 做合理的决择。 配电网过电压与电网中性点运行方式的选择是 密切相关的。若配电网中性点改用经低电阻接地， 则电网的过电压和设备绝缘水平的要求，均相应地 有所变化。 总之，配电网中存在着不少过电压问题，出现过 电压的频率比高压电网要高，在深入研究高压、超 高压和特高压电陶过电肥的同时，配电网过电压问 题也亟待研究和解决。
二、操作过电压
弧光接地过电压(间歇性电弧接地过电压)是 配电网中典型的操作过电压。这种过电玉幅值高、 持续时间长，对设备绝缘和氧化锌避雷器的安全 运行威胁较大。目前，限制这种过电压的主要措 施仍是电网中性点经消弧线圈接地。由于电网运 行方式的多变，如何正确调谐消弧线圈；如何降 低电网不对称电压，降低消弧线圈的脱谐度，提 高动作成功率；以及如何限制因弧光接地过电压 而导致相间闪络等方而，都还在探讨之中。
第二章 金属氢化物避雷器
金屑氧化物避雷器(Metal Oxide Surge Arreters——简写为MOA)因其保护性能的优越， 已有替代传统的碳化硅避雷器(Silicon Carbide Surge A rresters——简写为SCA)的趋势。MOA 的主要元件是金屑氧化物非线性电阻片(MetaI 0xide varistors——简写为MOV)。MoV的主要成 份是氧化锌(ZnO)，因而，俗称Mov为氧化锌阎片、 MoA为氧化锌避雷器。MoA就其结构不同，可分 为无间隙氧化锌避雷器和有间隙氧化锌避雷器。 通常，不指明是有间隙，即为无间隙氧化锌避雷 器。若按用途不同，可分为交流氧化锌避雷器和 直流氧化锌避雷器。在此，只讨论交流氧化锌避 雷器。
第一节 金属氧化物非线性电阻片
金屑氧化物非线性电阻片(Mov)具有优异的非 线性伏安特性，是理想的过电压保护器件。 一、金属氯化物非线性电阻片的构成 通常，M0v是由氧化锌(ZnO)、氧化铂(Bi203)、 氧化钻(co2o3)、氧化锑(Sb203，)、氧化话(Mno2)、 氧化铬(Cr203)、氧化硅(Si02)、氧化亚镍(Ni0)、氧 化铅(pbo)、氧化硼(B 2O3)等金属氧化物组成。其 中，ZnO占总理尔数的90％以上。在制作中，先 按配方将各组成元素进行配科，经混合、加添加 刑、造检、成型后，在1250℃的高温下烧结成电 阻片，再经端面研磨、端面喷涂电极(金属层)、 侧面上铀等工序，制成完整的M0v。
1．现场试验 这是研究过电庄最直观的方法。试验前要周密 地制定试验方案，说明试验日的、内容、接线方 式、操作步骤，所需仪器设备、安全措施及组织 分工等。经有关部门审定后才能实施。试验中， 量测接线和仪器仪表的选择是否正确，测虽信号 的选择是否合理齐全，对试验结果将有很大的影 响。 2．运行监测 故障录波器，特别是带记忆功能的全过程故障 录波器、是电力系统分析各种事故、提高电网运 行水平的重要装置。利用录波器能判别电网有无 故障、什么性质的故陋、故障发生和消失的时间 以及判断故障地点，能清晰地掌握故障相电流、 电压的变化。这些不仅为短路故障分析、系统振 荡分析、继电保护动作分析以及电气设备故障分 桥提供依据，也为系统过电压分析提供了依据。