电力系统过电压-第5章-暂时过电压.

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§1. 工频电压升高
超高压系统中工频电压升高的重要性
对过电压保护及绝缘配合影响较大的是暂态工频电压升高， 单击此处编辑母版文本样式 当然稳态工频电压升高对系统的电气设备也有一定的影响。 第二级 220kV 电压等级以下 一般而言，工频电压升高对 220kV 电压等级以下、线路不太长的 第三级 系统的正常绝缘的电气设备是没有危险的。 第四级 超高压系统 第五级 工频电压升高对超高压、远距离传输系统绝缘水平的确定却起着
U U U Zctg ' l 1 1 2 1 2 K 02 E E U1 Zctg ' l X S cos ' l cos ' l X S sin ' l Z X cos 令 arctg S 则 K 02 Z cos( ' l )
例如，可导致油纸绝缘内部游离，污秽绝缘子的闪络、铁芯的过 热、电晕等。

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§1. 工频电压升高

工频电压升高的原因
①空载长线的电容效应 单击此处编辑母版文本样式 ②不对称短路引起的工频电压升高 第二级 ③突然甩负荷引起的工频电压升高 第三级 ①空载长线的电容效应 第四级 第五级

电压传递系数
考虑电压阻抗 单击此处编辑母版文本样式 I 第二级 第三级 第四级 U I X E 1 1 s 第五级
I I 1
1 E I 0
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1 X s U 1 = 1 I1 0
2 1
线路末端电压高于首端 当
'l 2
时，cos ' l 0
l
v 2 4
不论首端电压为多高，末端电压 将趋于无穷大。
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此时，线路电感与电容构成谐振 状态。称为1/4 波长谐振。
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§1. 工频电压升高
第二级 第三级 第四级 第五级
Ch.5 暂时过电压
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§1. 工频电压升高
内部过电压（能量来自系统内部）
在电力系统内部，由于断路器操作或发生故障，使系统参 单击此处编辑母版文本样式 数发生变化，引起电网电磁能量的转化或传递，在系统中 第二级 出现的过电压。 操作过电压 第三级 一般持续时间在 0.l s（五个工频周波）以内的过电压 第四级 工频过电压 第五级 持续时间长的过电压则称为暂时过电压。暂时过电压中，频率为
§1. 工频电压升高

工频电压升高的原因
②不对称短路引起的工频电压升高 单击此处编辑母版文本样式 单相接地时，健全相电压升高K(1) 与 X0 / X1 值有关。 第二级 在不计损耗的前提下，一相接地，两健全相电压升高是相等的； 若计及损耗，两健全相电压升高不相等。 第三级 第四级 第五级
(a) B相；(b) C相
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§1. 工频电压升高
单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级
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§1. 工频电压升高

工频电压升高的原因
②不对称短路引起的工频电压升高 单击此处编辑母版文本样式 第二级 对于较大电源容量的系统， Z 1 ≈ Z 2 ，若再 忽略各序阻抗中的电阻分量R0，R1，R2 则 X0 第三级 1.5 上式可改写成： X1 3 U B [ j ]E A 健全相工频电压升高的模： 第四级 X 2 2 0 第五级 UB UC X1
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★合闸后 0.ls 前 单击此处编辑母版文本样式 高幅值、强阻尼的高频振荡操作过 电压

§1. 工频电压升高
第二级 第三级 第四级 第五级
★合闸后 0.1 ~ 1.0s 时间内：暂态工 频电压升高。由于发电机自动电压 调整器的惯性，发电机的暂态电势 E’d 保持不变，再加上空载线路的 电容效应，使电压升高， 1.0s 后， 由于发电机的自动电压调整器开始 发生作用，母线电压逐渐下降。 ★在 2 ~ 3s 以后： 稳态工频电压升高，系统进入稳定 状态。
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§1. 工频电压升高
电压传递系数
单击此处编辑母版文本样式 输电线路为无损长线 第二级 第三级 U cos ' l jI Z sin ' l cos ' l jZ sin ' l U 1 2 2 U1 U 2 第四级 = sin ' l U 2 j cos ' l I 1 I2 j sin ' l I 2 cos ' l I 1 第五级 Z Z
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§1. 工频电压升高

工频电压升高的原因
①空载长线的电容效应 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级
★电源阻抗Xs越大，工频 电压升高越严重
★工频电压升高的情况可能 与线路长度，电源阻抗 ( 电 源容量 ) 等情况有关，因为 电源容量越小，其阻抗越大， 故计算工频电压升高时，必 须计及系统可能出现最小运 行方式。
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§1. 工频电压升高
工频电压升高的原因

②不对称短路引起的工频电压升高 单击此处编辑母版文本样式 第二级 中性点接地 3-10 kV系统： X0主要由线路容抗决定，故应为负值 (X0/X1=(-20)-(-))。 第三级 第四级 2 ( 20) (20) 1 第五级 (1)
1 L C
集中参数LC串联回路的电容效应
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§1. 工频电压升高

工频电压升高的原因
①空载长线的电容效应 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级
一条空载长线可以看作由无数个串联的 L ， C 回路构成，在工频电 压作用下，线路的总容抗一般远大于导线的感抗，因此线路各点 的电压均高于线路首端电压，而且愈往线路末端电压愈高。
0 2 U EA B 单相接地故障模型 Z 0 Z1 Z 2 2 ( a 1) Z ( a a) Z 2 U 0 EA C Z 0 Z1 Z 2 ：正常运行时故障点处A相电压；
式中 E A
Z1，Z2，Z0：从故障点看进去的电网正序、负序、零序阻抗；
单击此处编辑母版标题样式 《电力系统过电压》

单击此处编辑母版文本样式 第二级 Chapter 5. 暂时过电压 第三级 第四级 第五级 西南交通大学高压教研室
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§1. 工频电压升高 § 2. 谐振过电压 单击此处编辑母版文本样式

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K
3
(20) 2
1.08 3 1.1 3
在选择避雷器灭弧电压时，取 110% 的线电压，这时避雷器称为110% 避雷器。
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§1. 工频电压升高
工频电压升高的原因

②不对称短路引起的工频电压升高 单击此处编辑母版文本样式 第二级 中性点经消弧线圈接地的 35-60 kV系统： 在过补偿状态运行时， X0为很大的正值，如取X0/X1=。 第三级 第四级 第五级 X X
式中 Z ：线路的波阻抗，Ω α’ ：相位系数，
' L0C0
（ ω 为电源角频率， L 0 ， C 0 分别为导线单位长度的电感与电 容），对于输电线路，通常α’≈0.06°/km； l ：线路的长度，km。
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§1. 工频电压升高
cos ' l Xs sin ' l 1 j Z
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jZ sin ' l U 2 cos ' l I 2
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§1. 工频电压升高

电压传递系数
考虑电压阻抗 单击此处编辑母版文本样式 若线路末端开路，从首端往线路看去，可等值为一个阻抗 第二级 ZR 第三级 第四级 第五级
E E U ZR (Zctg ' l ) 1 jX S Z R X S Zctg ' l U Z R 1 jZctg ' l I 1
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§1. 工频电压升高

电压传递系数
考虑电压阻抗 单击此处编辑母版文本样式 线路首端对电源的电压传递系数 第二级 Zctg ' l 第三级 K01 U1 / E Zctg ' l X S 第四级 线路末端对电源电势的传递系数 第五级
X0 2 X0 ( ) ( ) 1 X1 X1 3 E X0 ( )2 X1 K (1) E
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X0 1.5 X1 3 U [ j ]E A C X0 2 2 X1
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电压传递系数
不考虑电源ຫໍສະໝຸດ Baidu抗 单击此处编辑母版文本样式 若线路末端开路，即： 第二级 0 I 2 第三级 U cos ' l jI Z sin ' l U 1 2 2 线路首、末端电压关系为： 第四级 U U 2 2 U1 / cos ' l cos ' l I1 j sin ' l I 2 第五级 Z U cos ' l 1 U
工频或接近工频的过电压

谐振过电压

因系统的电感，电容参数配合不当，出现的各类持续时间长、波 形周期性重复的谐振现象及其电压升高，称为谐振过电压
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§1. 工频电压升高
单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级
在500 kV 输变电系统中，实测得到的某 336 km 空载线路合闸过 电压随时间变化的曲线，图中 K0为过电压倍数。该线路的断路器 带有 400 Ω 的合闸电阻，线路两端并联电抗器的补偿度为 71.5 % 。
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§1. 工频电压升高

工频电压升高的原因
②不对称短路引起的工频电压升高 单击此处编辑母版文本样式 当线路上出现单相或两相接地 第二级 故障时，健全相上工频电压升 高不仅由长线的电容效应所致， 第三级 还有短路电流的零序分量，也 会使健全相电压升高。 第四级 第五级 (a 2 1) Z (a 2 a ) Z

决定性的作用。 避雷器：最大允许工作电压就是按照电网中工频电压升高来确定 的。工频电压升高的幅度越大，要求避雷器的灭弧电压越高。
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§1. 工频电压升高
超高压系统中工频电压升高的重要性
超高压系统 单击此处编辑母版文本样式 断路器并联电阻：工频电压升高幅值越大，对断路器并联电阻热 第二级 容量的要求也越高，从而给制造低值并联电阻带来困难。 第三级 操作过电压：操作过电压与工频电压升高是同时发生的，因此工 第四级 频电压的升高直接影响操作过电压的幅值。 工频电压升高持续时间长，对设备绝缘及其运行性能有重大影响。 第五级