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高电压工程基础(第2版)施围-第12章 暂时过电压-2014.ppt

[摘要]《高电压工程基础》 施围 邱毓昌 张乔根(西安交通大学)编著 王倩(西安理工大学)制作 第12章 暂时过电压 12.1 工频电压的升高 12.2 谐振过电压 高电压工程基础 电力系统过电压 外部过电压 内部过电压 暂时过电压 操作过电压 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,这种过电压称为内部过电压。
操作过电压即电磁暂态过程中的过电压;一般持续时间在 0.ls(五个工频周波)以内的过电压称为操作过电压。
暂时过电压包括工频电压升高及谐振过电压;持续时间比操作过电压长。
高电压工程基础 12.1 工频电压升高 操作过电压 暂态工频过电压 稳态工频过电压 一般而言,工频电压升高对 220kV 等级以下、线路不太长的系统的正常绝缘的电气设备是没有危险的。
但对超高压、远距离传输系统绝缘水平的确定却起着决定性的作用。
高电压工程基础 12.1.1 超高压系统中工频电压升高的重要性 工频电压升高的数值是决定保护电器工作条件的主要依据,如金属氧化物避雷器的额定电压是按照电网中工频电压升高来确定的。
同时,工频电压升高越大,对断路器并联电阻热容量的要求也越高,从而给制造低值并联电阻带来困难。
高电压工程基础 操作过电压与工频电压升高是同时发生的,因此工频电压的升高直接影响操作过电压的幅值。
工频电压升高持续时间长,对设备绝缘及其运行性能有重大影响。
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。
12.1.2 工频电压升高的原因 空载长线的电容效应 相位系数 Z:线路波阻抗 l:线路长度 若末端开路: 当α ′ l = π / 2时: 1/4波长谐振 (末端电压无穷大) 无穷大电源系统 高电压工程基础 若考虑电源感抗: ZR为线路末端开路时的首端输入阻抗: 电源容量越小,过电压越大,因此在计算工频过电压时,应计及系统可能出现的最小运行方式,即XS 可能的最大值。
高电压工程基础 不对称短路引起的工频电压升高(A相短路为例) K(1) :单相接地因数,说明单相接地故障时,健全相的对地最高工频电压有效值与故障前故障相对地电压有效值之比。
高电压工程基础 中性点绝缘的3 ~ 10kV系统:X0 主要由线路容抗决定,为负值。
单相接地时,健全相电压升高约为线电压的 1.1 倍。
选择避雷器灭弧电压时,取 110% 的线电压(110% 避雷器)。
高电压工程基础 中性点经消弧线圈接地的35 ~ 60kV系统:在过补偿状态运行时,X0 为很大的正值,单相接地时健全相电压接近线电压。
选择避雷器灭弧电压时,取 100% 的线电压(100% 避雷器)。
对中性点直接接地的110 ~ 220kV系统:X0 为不大的正值,一般K(1) 小于3,健全相上电压升高不大于1.4倍相电压,约为80% 的线电压( 80% 避雷器)。
突然甩负荷引起的工频电压升高 当甩负荷后,发电机中通过激磁绕组的磁通来不及变化,与其相应的电源电势Ed ′不变。
原来负荷的电感电流对主磁通的去磁效应突然消失,而空载线路的电容电流对主磁通起助磁作用,使Ed ′ 上升。
因此加剧了工频电压的升高。
其次,从机械过程来看,发电机突然甩掉一部分有功负荷,而原动机的调速器有一定惯性,在短时间内输入给原动机的功率来不及减少,主轴上有多余功率,这将使发电机转速增加。
转速增加时,电源频率上升,不但发电机的电势随转速的增加而增加,而且加剧了线路的电容效应。
高电压工程基础 12.1.3 工频电压升高的限制措施 目前我国规定:330kV,500kV,750kV 系统,母线上的暂态工频过电压升高不超过最高工作相电压的 1.3 倍,线路不超过 1.4 倍。
利用并联电抗器补偿空载线路的电容效应 高电压工程基础 不考虑 电源感抗 末端接入 电抗器 考虑 电源感抗 线路的电容电流流过电源感抗也会造成电压升,同样会增加电容效应,犹如增加了导线的长度一样。
显然,电源容量越小,电容效应越严重。
在线路末端接入电抗器,相当于减小了线路长度,因而降低了电压传递系数,可以降低线路的末端电压。
电抗器可以安装在线路的末端、首端、中间,其补偿度及安装位置的选择,必须综合考虑实际系统的结构、参数、可能出现的运行方式及故障形式等因素,然后确定合理的方案。
高电压工程基础 利用静止补偿器补偿装置(SVC)限制工频过电压 可控硅开关投切电容器组 可控硅相角控制的电抗器组 当系统由于某种原因发生工频电压
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