电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
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电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
因此，基波铁磁谐振过电压必要条件
L0
1
C
限制和消除铁磁谐振过电压的措施：
➢ 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
➢ 采用阻尼电阻 ➢ 增大对地电容，从参数配合上避开谐振 ➢ 采用消弧线圈
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
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。
下面以基波谐振为例，说明非线性谐振的基本特性：
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
稳定工作点和谐振条件：
下图为最简单的R,C和铁心电感L的串联电路。在正常运 行条件下，感抗大于容抗，即，此时不具备谐振条件。 当铁心电感的电流增大或者磁通增大时会使铁心发生饱 和现象，使电感下降，满足串联谐振条件，发生谐振， 在电感和电容两端形成过电压，这就是铁磁谐振现象。
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
(三) 铁磁谐振过电压
当电感元件带有铁心时。一般都会出现饱和现象，这时电感 不再是常数．而是随着电流或磁通的变化而改变，在满足一定 条件时，就会产生铁磁谐振现象，它具有一些不同于其他过电 压的特点。
铁磁谐振的谐振频率可能是电源频率的整数倍和分数倍，分 别称为高频谐振和分频谐振，振荡频率等于或接近电源频率时 产生的谐振过电压称为基波谐振过电压。
Hale Waihona Puke Baidu
电力系统内部过电压
第8章 谐振过电压 第9章 电力系统操作过电压
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
第8章 谐振过电压
电力系统包含许多电感和电容元件，例如：电感 元件L: 发电机、变压器、互感器、电抗器、消弧线 圈等。电容元件C: 线路对地电容、导线间电容、补 偿用的并、串电容、高压设备的杂散电容等。他们的 组合可以构成一系列的复杂的振荡电路，正常运行时 由于负载的阻尼或大功率电源的存在，不会发生严重 的振荡。但操作或事故时，某些振荡回路就有可能与 外加电源发生谐振现象，导致系统中某些部分上出现 过电压，这就是谐振过电压。
第9章、 电力系统操作过电压
电力系统中的电容、电感元件均为储能 元件。当系统开关操作或故障使其工作状态 发生变化时，各储能元件的能量重新分配发 生振荡就产生了操作过电压。在设备上将会 产生数倍于电源电压的过渡过程过电压。
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
电力系统常见操作过电压种类
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
谐振是指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或准稳态现象。在这种 周期性或准周期性的运行状态中，发生谐振的谐 波幅值会急剧上升。
根据电感的特性把谐振分为： 线性谐振、参数谐振、非线性（铁磁）谐振
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
一、切除空载线路过电压 二、合空载线路过电压 三、切除空载变压器过电压 四、电弧接地过电压
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型：
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
(一) 线性谐振过电压
电路中的电感L与电容C、电阻R一样，都是线性参数。限 制这种过电流和过电压的方法是使回路脱离谐振状态或增加 回路的损耗。在电力系统设计和运行时，应设法避开谐振条
件以消除这种线性谐振过电压。
(二) 参数谐振过电压
系统中某些元件的电感会发生周期性变化，如发电机转动时， 其电感的大小随着转子位置的不同而周期性变化。当发电机 带有电容性负载（例如一段空载线路）时，如再存在不利的 参数配合，就又可能引发参数谐振现象，有时将这种现象称 为发电机的自励磁或自激过电压。
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
串联铁磁谐振回路的特性曲线：
与曲线相交于a1、a2、a3，但是不是都是稳定工作点？ 物理上判断是否是稳定工作点，用“小扰动”理论，即电源电压 出现小的扰动后，工作电力点系统能过否电压回及其到防原护第来8、的9章工作点。
电力系统内部过电压
实际工作点： 满足电势平衡条件； 满足稳定工作条件。
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
甩负荷引起的 工频电压升高
参数谐振过电压
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
切空线过电压
合空线过电压
切空变过电压 间歇电弧接地
过电压
稳定点
不稳定点
稳定点 且为谐振点
UUc UL
回路呈容性 回路电流较大 电感电容上出现较 高过电压
谐振点 但不是稳定工作点
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
基波的铁磁谐振的特点：
产生串联铁磁谐振的必要条件是：电感和电容的 伏安特性必须相交，铁磁谐振可在较大范围内产 生； 对铁磁谐振电路，在同一电源电势作用下，回路 可能有不只一种稳定工作状态； 铁磁元件的非线性是产生铁磁谐振的根本原因， 但其饱和特性本身又限制了过电压的幅值。此外， 回路中的损耗会使过电压降低，当回路电阻值大 到一定数值时，就不会出现强烈的的谐振现象。
第二篇 电力系统过电压及其防护 第8、9章 电力系统内部过电压
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
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：
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
暂态过电压是一种在一定位 置上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
因此，基波铁磁谐振过电压必要条件
L0
1
C
限制和消除铁磁谐振过电压的措施：
➢ 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
➢ 采用阻尼电阻 ➢ 增大对地电容，从参数配合上避开谐振 ➢ 采用消弧线圈
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
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。
下面以基波谐振为例，说明非线性谐振的基本特性：
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
稳定工作点和谐振条件：
下图为最简单的R,C和铁心电感L的串联电路。在正常运 行条件下，感抗大于容抗，即，此时不具备谐振条件。 当铁心电感的电流增大或者磁通增大时会使铁心发生饱 和现象，使电感下降，满足串联谐振条件，发生谐振， 在电感和电容两端形成过电压，这就是铁磁谐振现象。
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
(三) 铁磁谐振过电压
当电感元件带有铁心时。一般都会出现饱和现象，这时电感 不再是常数．而是随着电流或磁通的变化而改变，在满足一定 条件时，就会产生铁磁谐振现象，它具有一些不同于其他过电 压的特点。
铁磁谐振的谐振频率可能是电源频率的整数倍和分数倍，分 别称为高频谐振和分频谐振，振荡频率等于或接近电源频率时 产生的谐振过电压称为基波谐振过电压。
Hale Waihona Puke Baidu
电力系统内部过电压
第8章 谐振过电压 第9章 电力系统操作过电压
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
第8章 谐振过电压
电力系统包含许多电感和电容元件，例如：电感 元件L: 发电机、变压器、互感器、电抗器、消弧线 圈等。电容元件C: 线路对地电容、导线间电容、补 偿用的并、串电容、高压设备的杂散电容等。他们的 组合可以构成一系列的复杂的振荡电路，正常运行时 由于负载的阻尼或大功率电源的存在，不会发生严重 的振荡。但操作或事故时，某些振荡回路就有可能与 外加电源发生谐振现象，导致系统中某些部分上出现 过电压，这就是谐振过电压。
第9章、 电力系统操作过电压
电力系统中的电容、电感元件均为储能 元件。当系统开关操作或故障使其工作状态 发生变化时，各储能元件的能量重新分配发 生振荡就产生了操作过电压。在设备上将会 产生数倍于电源电压的过渡过程过电压。
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
电力系统常见操作过电压种类
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
谐振是指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或准稳态现象。在这种 周期性或准周期性的运行状态中，发生谐振的谐 波幅值会急剧上升。
根据电感的特性把谐振分为： 线性谐振、参数谐振、非线性（铁磁）谐振
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
一、切除空载线路过电压 二、合空载线路过电压 三、切除空载变压器过电压 四、电弧接地过电压
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型：
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
(一) 线性谐振过电压
电路中的电感L与电容C、电阻R一样，都是线性参数。限 制这种过电流和过电压的方法是使回路脱离谐振状态或增加 回路的损耗。在电力系统设计和运行时，应设法避开谐振条
件以消除这种线性谐振过电压。
(二) 参数谐振过电压
系统中某些元件的电感会发生周期性变化，如发电机转动时， 其电感的大小随着转子位置的不同而周期性变化。当发电机 带有电容性负载（例如一段空载线路）时，如再存在不利的 参数配合，就又可能引发参数谐振现象，有时将这种现象称 为发电机的自励磁或自激过电压。
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
串联铁磁谐振回路的特性曲线：
与曲线相交于a1、a2、a3，但是不是都是稳定工作点？ 物理上判断是否是稳定工作点，用“小扰动”理论，即电源电压 出现小的扰动后，工作电力点系统能过否电压回及其到防原护第来8、的9章工作点。
电力系统内部过电压
实际工作点： 满足电势平衡条件； 满足稳定工作条件。
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
甩负荷引起的 工频电压升高
参数谐振过电压
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
切空线过电压
合空线过电压
切空变过电压 间歇电弧接地
过电压
稳定点
不稳定点
稳定点 且为谐振点
UUc UL
回路呈容性 回路电流较大 电感电容上出现较 高过电压
谐振点 但不是稳定工作点
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
基波的铁磁谐振的特点：
产生串联铁磁谐振的必要条件是：电感和电容的 伏安特性必须相交，铁磁谐振可在较大范围内产 生； 对铁磁谐振电路，在同一电源电势作用下，回路 可能有不只一种稳定工作状态； 铁磁元件的非线性是产生铁磁谐振的根本原因， 但其饱和特性本身又限制了过电压的幅值。此外， 回路中的损耗会使过电压降低，当回路电阻值大 到一定数值时，就不会出现强烈的的谐振现象。
第二篇 电力系统过电压及其防护 第8、9章 电力系统内部过电压
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
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：
电力系统过电压及其防护第8、9章 电力系统内部过电压
暂态过电压是一种在一定位 置上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