配电网过电压及防护.
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I jd IB cos300 IC sin 300 2 3UxgC0 cos300 3C0 U xg （8–1）
图8 – 1
单相接地电路图及相量图
（a）电路图 ；（b）相量图
对于6~60kV架空线路，每相每千米对地部分电容约 为 5000~6000pF ，每米的接地电流可按表8–1作粗略估计。 三芯电缆的接地电容电流约为架空线路的25倍，单芯电缆约为 50倍。
u max 2U w U0
由此得到非故障相 对地电压在振荡过程中 出现的最高电压为
0 A相 t1
jd
（8–2）
Βιβλιοθήκη BaidueA t2
A d
i i -1.0 。 u 其后，过渡过程很快衰 减，B、C相稳定在线电 1.5 2.5 1.5 e 压eAB、eAC运行。同时， e 0.5 0.5 B相 接地点通过工频接地电 t 0 u -0.5 流 I jd ，根据矢量图，其 -1.5 滞后90o。 相位角比 E A 2.5 2.5 经过半个周期（t1时）， C相 B、C相电压等于-1.5Uxg， e e 0.5 0.5 t I jd 通过零点，电弧自动 -0.5 0 熄灭，即发生第一次工 -1.5 u 频熄弧。但在断弧瞬间， B、C相电压各为 图8–2 间隙电弧接地过电压（工频熄弧理论）
由于电动力和热空气的作用，接地电弧被拉长，一般能够在 几秒至几十秒内自行熄灭。当电网总长度更大时， I jd 进一步增 大，接地电弧一般不能自熄。 I jd 为数安至数 但不论接地电弧能否自熄，实验证明，在 百安的范围内，都能产生电弧接地过电压。这是因为接地电 流每一次通过零点时，电弧都要有一个暂时性的熄灭，当恢 复电压超过其恢复强度时又将再次发生对地击穿。当 I jd 太大 时，这一暂时性熄灭的时间微不足道，可认为电弧是稳定地 燃烧；当 I jd 太小时，由于绝缘强度恢复很快，难以再次击穿， 所以暂时性熄弧可以转变为永久性熄弧。 I jd 为数安至数百安时，电弧暂时性熄灭为工频半个 而当 周期左右，伴随着每次的再度击穿，都会引起电网中电磁能 的强烈振荡，使非故障相、系统中性点甚至故障相产生过渡 过程过电压。我国黑龙江省电力试验研究所在某35kV电网 I jd =27.5A）中无消弧线圈时测得最大过 （线路总长231.6km， 电压为：非故障相 3.16Uxg ；中性点1.63Uxg；故障相 2Uxg 。
表8–1 单相接地电流的估算值 额定电压 （kV） 6 10 20 35 60 单相接地电流（mA/m）
无避雷线
0.02 0.03 0.06 0.10 —
有避雷线
— — — 0.12 0.20
由表8–1可知，当一个10kV电网的架空线路总长度不超过 1000km，一个35kV电网的架空线路总长不超过100km，它们的 单相接地电流 I jd 将分别不超过30A和10A。运行经验 证明，此时
博尔格（K.Berger）曾在8.6kV的电网中试验过近千次， I jd 1.1 ~ 4.5A ，最大过电压为：非故障相 3.5Uxg ；故障相 3.5Uxg 。 他和彼恰（R.Pichard）在50kV电网中（I jd 20 ~ 300A）曾测得非 故障相最大过电压为 3.1Uxg ，超过的 2.8Uxg 概率为3.8%。皮克 I jd 约为 （J.K.Peck）等人在140kV、60Hz电网（922~1290km， 530~740A）中曾测得非故障相过电压超过 3U xg 者为1.3%。比列 考夫等人在6~10kV电网（I jd 5 ~ 100A）测得最大过电压 为 3.1Uxg 。综上所述，在6~140kV电网中，当 I jd 在1.1~740A时， 3.1U 电弧接地过电压的最大值一般不超过 ，极个别的可 xg 达 3.5Uxg 。
配电网过电压及其防护措施
第一节 配电网弧光接地过电压
单相接地是运行电网的主要故障形式。在中性点不接地 的电网中，单相接地并不改变电源变压器三相绕组电压的对称 性，并且接地电流一般也不大，不必立即切除线路中断对用户 的供电，运行人员可借接地指示装置来发现故障，并设法找出 故障所在及时处理，这就大大提高了供电可靠性。当然，单相 接地运行会使非故障相电压升高，但对60kV及以下的电网来 说，这不会显著增加投资。因此，我国60kV及以下的电网采 用中性点不接地的运行方式。 中性点不接地电网发生单相接地时，通过接地点的电流 是非故障相对地电容电流的总和，如图8–1所示。 的有效值 U ，可得 取电源电势 E xg
一、物理过程及数学分析
由于产生间歇电弧的具体情况不同，如电弧部位介质（空 气、油、固体介质）不同、外界气象条件（风、雨、温度、湿 度、气压等）不同，实际过电压发展的过程是极其复杂的。因 此，理论分析只不过是对这些极其复杂并具有统计性的燃弧过 程进行理想化后作的解释。长期以来，多数研究者认为电弧的
熄灭与重燃时间是决定最大过电压的重要因素。以工频电流 过零时电弧熄灭来解释间歇电弧接地过电压发展过程，叫作 工频熄弧理论。以高频振荡电流第一次过零时电弧熄灭来解 释间隙电弧接地过电压的发展过程，则叫作高频熄弧理论。 “高频熄弧”与“工频熄弧”两种理论的分析方法和考虑因 素是相同的，但与系统实测值相比较，高频理论分析所得过 电压值偏高，工频理论分析所得过电压值则较接近实际情况。 故本书中只讨论工频熄弧理论解释间隙电弧接地过电压的发 展过程。 假定A相电弧接地，三相电源相电压为eAB、eBC、eAC，工 ，各相对地电压为u 、u 、u 。它们的相互 频接地电流为 I jd A B C 关系和波形见图8–2所示。设A相电压在幅值 -Uxg时对地闪络， 0.5U 此时B、C相对地电容C0 上的初始电压为 。由于 A相接 xg 地，非故障相B、C对地电压uB、uC将过渡到新的稳态瞬时 值 1.5U 。 xg 当回路中的电容从初始电压U0过渡到另一稳态电压UW时， 过渡过程中可能出现的最大电压umax可由下式近似求得
图8 – 1
单相接地电路图及相量图
（a）电路图 ；（b）相量图
对于6~60kV架空线路，每相每千米对地部分电容约 为 5000~6000pF ，每米的接地电流可按表8–1作粗略估计。 三芯电缆的接地电容电流约为架空线路的25倍，单芯电缆约为 50倍。
u max 2U w U0
由此得到非故障相 对地电压在振荡过程中 出现的最高电压为
0 A相 t1
jd
（8–2）
Βιβλιοθήκη BaidueA t2
A d
i i -1.0 。 u 其后，过渡过程很快衰 减，B、C相稳定在线电 1.5 2.5 1.5 e 压eAB、eAC运行。同时， e 0.5 0.5 B相 接地点通过工频接地电 t 0 u -0.5 流 I jd ，根据矢量图，其 -1.5 滞后90o。 相位角比 E A 2.5 2.5 经过半个周期（t1时）， C相 B、C相电压等于-1.5Uxg， e e 0.5 0.5 t I jd 通过零点，电弧自动 -0.5 0 熄灭，即发生第一次工 -1.5 u 频熄弧。但在断弧瞬间， B、C相电压各为 图8–2 间隙电弧接地过电压（工频熄弧理论）
由于电动力和热空气的作用，接地电弧被拉长，一般能够在 几秒至几十秒内自行熄灭。当电网总长度更大时， I jd 进一步增 大，接地电弧一般不能自熄。 I jd 为数安至数 但不论接地电弧能否自熄，实验证明，在 百安的范围内，都能产生电弧接地过电压。这是因为接地电 流每一次通过零点时，电弧都要有一个暂时性的熄灭，当恢 复电压超过其恢复强度时又将再次发生对地击穿。当 I jd 太大 时，这一暂时性熄灭的时间微不足道，可认为电弧是稳定地 燃烧；当 I jd 太小时，由于绝缘强度恢复很快，难以再次击穿， 所以暂时性熄弧可以转变为永久性熄弧。 I jd 为数安至数百安时，电弧暂时性熄灭为工频半个 而当 周期左右，伴随着每次的再度击穿，都会引起电网中电磁能 的强烈振荡，使非故障相、系统中性点甚至故障相产生过渡 过程过电压。我国黑龙江省电力试验研究所在某35kV电网 I jd =27.5A）中无消弧线圈时测得最大过 （线路总长231.6km， 电压为：非故障相 3.16Uxg ；中性点1.63Uxg；故障相 2Uxg 。
表8–1 单相接地电流的估算值 额定电压 （kV） 6 10 20 35 60 单相接地电流（mA/m）
无避雷线
0.02 0.03 0.06 0.10 —
有避雷线
— — — 0.12 0.20
由表8–1可知，当一个10kV电网的架空线路总长度不超过 1000km，一个35kV电网的架空线路总长不超过100km，它们的 单相接地电流 I jd 将分别不超过30A和10A。运行经验 证明，此时
博尔格（K.Berger）曾在8.6kV的电网中试验过近千次， I jd 1.1 ~ 4.5A ，最大过电压为：非故障相 3.5Uxg ；故障相 3.5Uxg 。 他和彼恰（R.Pichard）在50kV电网中（I jd 20 ~ 300A）曾测得非 故障相最大过电压为 3.1Uxg ，超过的 2.8Uxg 概率为3.8%。皮克 I jd 约为 （J.K.Peck）等人在140kV、60Hz电网（922~1290km， 530~740A）中曾测得非故障相过电压超过 3U xg 者为1.3%。比列 考夫等人在6~10kV电网（I jd 5 ~ 100A）测得最大过电压 为 3.1Uxg 。综上所述，在6~140kV电网中，当 I jd 在1.1~740A时， 3.1U 电弧接地过电压的最大值一般不超过 ，极个别的可 xg 达 3.5Uxg 。
配电网过电压及其防护措施
第一节 配电网弧光接地过电压
单相接地是运行电网的主要故障形式。在中性点不接地 的电网中，单相接地并不改变电源变压器三相绕组电压的对称 性，并且接地电流一般也不大，不必立即切除线路中断对用户 的供电，运行人员可借接地指示装置来发现故障，并设法找出 故障所在及时处理，这就大大提高了供电可靠性。当然，单相 接地运行会使非故障相电压升高，但对60kV及以下的电网来 说，这不会显著增加投资。因此，我国60kV及以下的电网采 用中性点不接地的运行方式。 中性点不接地电网发生单相接地时，通过接地点的电流 是非故障相对地电容电流的总和，如图8–1所示。 的有效值 U ，可得 取电源电势 E xg
一、物理过程及数学分析
由于产生间歇电弧的具体情况不同，如电弧部位介质（空 气、油、固体介质）不同、外界气象条件（风、雨、温度、湿 度、气压等）不同，实际过电压发展的过程是极其复杂的。因 此，理论分析只不过是对这些极其复杂并具有统计性的燃弧过 程进行理想化后作的解释。长期以来，多数研究者认为电弧的
熄灭与重燃时间是决定最大过电压的重要因素。以工频电流 过零时电弧熄灭来解释间歇电弧接地过电压发展过程，叫作 工频熄弧理论。以高频振荡电流第一次过零时电弧熄灭来解 释间隙电弧接地过电压的发展过程，则叫作高频熄弧理论。 “高频熄弧”与“工频熄弧”两种理论的分析方法和考虑因 素是相同的，但与系统实测值相比较，高频理论分析所得过 电压值偏高，工频理论分析所得过电压值则较接近实际情况。 故本书中只讨论工频熄弧理论解释间隙电弧接地过电压的发 展过程。 假定A相电弧接地，三相电源相电压为eAB、eBC、eAC，工 ，各相对地电压为u 、u 、u 。它们的相互 频接地电流为 I jd A B C 关系和波形见图8–2所示。设A相电压在幅值 -Uxg时对地闪络， 0.5U 此时B、C相对地电容C0 上的初始电压为 。由于 A相接 xg 地，非故障相B、C对地电压uB、uC将过渡到新的稳态瞬时 值 1.5U 。 xg 当回路中的电容从初始电压U0过渡到另一稳态电压UW时， 过渡过程中可能出现的最大电压umax可由下式近似求得