電力系統(tǒng)操作過(guò)電壓.ppt

笫五章 電力系統(tǒng)的工頻過(guò)電壓 一 過(guò)電壓的分類 過(guò)電壓 大氣過(guò)電壓 內(nèi)部過(guò)電壓 操作過(guò)電壓 暫時(shí)過(guò)電壓 暫時(shí)過(guò)電壓包括諧振過(guò)電壓及工頻過(guò)電壓 二 工頻過(guò)電壓 1 定義在正常或故障時(shí) 電力系統(tǒng)中所出現(xiàn)的幅值超過(guò)最大工作相電壓 頻率為工頻 50Hz 或接近工頻的過(guò)電壓稱為工頻過(guò)電壓 2 特點(diǎn) 1 它的大小會(huì)直接影響操作過(guò)電壓的實(shí)際幅值 2 它的大小會(huì)影響保護(hù)電器的工作條件和保護(hù)效果 3 工頻電壓升高使斷路器操作時(shí)流過(guò)其并聯(lián)電阻的電流增大 4 持續(xù)時(shí)間長(zhǎng) 對(duì)設(shè)備絕緣及其運(yùn)行性能有重大影響 3 分析結(jié)論 1 工頻過(guò)電壓就其過(guò)電壓倍數(shù)的大小來(lái)講 對(duì)系統(tǒng)中正常絕緣的電氣設(shè)備一般不夠成危險(xiǎn) 2 對(duì)于超高壓系統(tǒng) 決定電氣設(shè)備的絕緣水平將起愈來(lái)愈大的作用 常見(jiàn)類型 空載線路電容效應(yīng)引起的電壓高 不對(duì)稱短路時(shí)正常相上的工頻電壓升高甩負(fù)荷引起發(fā)電機(jī)加速而產(chǎn)生的電壓升高 三 空載線路電容效應(yīng)引起的工頻過(guò)電壓 1 線路較短時(shí) 1 等值電路圖和相量圖 從相量圖看出 由于空載線路的電容效應(yīng) 空載線路末端電壓較線路首端電壓有較大的升高 電容效應(yīng) 在無(wú)負(fù)載電流的情況下 回路中流過(guò)容性電流 于是線路末端將有較大的電壓升高 2 線路較長(zhǎng)時(shí) 1 等值電路圖 2 線路距末端X處電壓分布 式中 系統(tǒng)電源電壓 導(dǎo)線波阻 系統(tǒng)電源的等效電抗 光速 該點(diǎn)到線路終端的距離 電源角頻率 線路長(zhǎng)度 線路末端電壓最高 線路長(zhǎng)度L越長(zhǎng) 末端電壓升得越高 但由于受線路電阻和電暈損耗的限制 一般不會(huì)超過(guò)2 9倍 當(dāng) 即空載線路末端電壓恒比首端電壓高 且線路越長(zhǎng) 末端電壓越高 這種現(xiàn)象稱為長(zhǎng)輸電線路的電容效應(yīng) 又稱為費(fèi)蘭梯效應(yīng) 5 工頻電壓及其影響因素 a 與電源容量有關(guān) 電源容量越小工頻電壓升高越嚴(yán)重 b 通過(guò)補(bǔ)償電容電流 可削弱電容效應(yīng)以降低工頻過(guò)電壓 雙電源的線路中 合閘時(shí)電源容量大的一側(cè)先合閘 從電源容量小的一側(cè)先分閘 四 不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高 對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng) 當(dāng)單相接地時(shí) 健全相的工頻電壓升高約為線電壓的1 1倍 因此 在選擇避雷器時(shí) 滅弧電壓取110 的線電壓 稱為110 避雷器對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)在過(guò)補(bǔ)償時(shí) 單相接地時(shí)健全相上電壓接近線電壓 因此在選擇避雷器滅弧電壓時(shí) 取100 的線電壓 稱為100 避雷器對(duì)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)單相故障接地時(shí) 健全相電壓約為0 8倍線電壓 對(duì)于該系統(tǒng)避雷器的最大滅弧電壓取為最大線電壓的80 稱為80 避雷器 五 甩負(fù)荷時(shí)引起的工頻電壓升高 六 工頻電壓升高的限制措施1 利用并聯(lián)電抗器補(bǔ)償空載線路的電容效應(yīng)2 利用靜止補(bǔ)償裝置 SVC 限制工頻過(guò)電壓3 采用良導(dǎo)體地線降低輸電線路的零序阻抗 第二節(jié) 諧振過(guò)電壓 一 諧振過(guò)電壓及其分類 1 諧振過(guò)電壓定義 具有電感電容等元件的電力系統(tǒng)可以構(gòu)成一系列不同自振頻率的振蕩回路 當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行操作或發(fā)生故障時(shí) 某些振蕩回路就有可能與外加電源發(fā)生諧振現(xiàn)象 導(dǎo)致系統(tǒng)中某些部分 或設(shè)備 上出現(xiàn)過(guò)電壓 這就是諧振過(guò)電壓 2 按其性質(zhì)可分為三類 1 線性諧振 2 鐵磁諧振 3 參數(shù)諧振 二 鐵磁諧振的基本原理 1 鐵磁諧振 產(chǎn)生諧振條件 2 物理過(guò)程 1 串聯(lián)鐵磁諧振回路的伏安特性 2 分析時(shí)注意 產(chǎn)生鐵磁諧振的必要條件 正確分析平衡點(diǎn)的穩(wěn)定性 3 主要特點(diǎn) 1 對(duì)于一定的值當(dāng)都可能產(chǎn)生鐵磁諧振 2 諧振一旦激發(fā) 將發(fā)生相位反傾現(xiàn)象 并產(chǎn)生過(guò)電壓和過(guò)電流 3 鐵芯的飽和會(huì)限制過(guò)電壓的幅值 三 幾種常見(jiàn)的諧振過(guò)電壓 1 傳遞過(guò)電壓 發(fā)生于中性點(diǎn)絕緣或經(jīng)稍弧線圈接地的電網(wǎng)中 通過(guò)靜電耦合和電磁耦合 在變壓器的不同繞組之間或相鄰的輸電線路之間發(fā)生電壓的傳遞 耦合回路在不利參數(shù)配合下將出現(xiàn)線性或鐵磁諧振過(guò)電壓 2 斷線引起的諧振過(guò)電壓 由于線路故障斷線 斷路器的不同期切合和熔斷器的不同期熔斷時(shí)而形成 限制斷線過(guò)電壓可采取以下措施 1 保證斷路器的三相同期動(dòng)作 不采用熔斷器 2 加強(qiáng)線路的巡視和檢修 預(yù)防發(fā)生斷線 3 斷路器操作后有異常情況 可立即復(fù)原 并進(jìn)行檢查 4 在中性點(diǎn)接地電網(wǎng)中 操作中性點(diǎn)不接地的負(fù)載變壓器時(shí) 應(yīng)將變壓器中性點(diǎn)臨時(shí)接地 3 電磁式電壓互感器飽和引起的諧振過(guò)電壓 在接有Y0接線的電磁式電壓互感器的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中 當(dāng)出現(xiàn)某些擾動(dòng) 使電壓互感器各相電感的飽和程度不同時(shí) 有可能出現(xiàn)較高的中性點(diǎn)位移電壓而激發(fā)起諧振過(guò)電壓 常見(jiàn)的擾動(dòng)有 電壓互感器的突然合閘 由于雷擊或其他原因發(fā)生瞬間單相弧光接地 傳遞過(guò)電壓 限制措施 1 選用勵(lì)磁特性較好的電壓互感器或改用電容式電壓互感器 2 在電磁式電壓互感器的開(kāi)口三角繞組中加阻尼電阻 3 在母線上加裝一定的對(duì)地電容 4 采取臨時(shí)的倒閘措施 笫六章 電力系統(tǒng)操作過(guò)電壓 操作過(guò)電壓 操作過(guò)電壓 是由系統(tǒng)中斷路器操作中各種故障產(chǎn)生的過(guò)渡過(guò)程引起的 特點(diǎn) 幅值高 存在高頻振蕩 強(qiáng)阻尼 持續(xù)時(shí)間短的特點(diǎn) 一 一般特征 1 持續(xù)時(shí)間比較短 2 其幅值與系統(tǒng)相電壓幅值有一定倍數(shù)關(guān)系 3 其幅值與系統(tǒng)的各種因素有關(guān) 有強(qiáng)烈的統(tǒng)計(jì)性 4 依據(jù)系統(tǒng)的電壓等級(jí)不同 顯示重要性也不同 5 在超高壓系統(tǒng)中 它是決定系統(tǒng)絕緣水平依據(jù)之一 常見(jiàn)類型 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)弧光接地過(guò)電壓空載線路合閘過(guò)電壓切空載線路過(guò)電壓切空載變壓器過(guò)電壓 二 間隙電弧接地過(guò)電壓 1 產(chǎn)生原因 在中心點(diǎn)不接地系統(tǒng)中 當(dāng)一相發(fā)生故障時(shí) 故障點(diǎn)的電弧熄滅和重燃 稱之為間隙性電弧 引起電磁暫態(tài)的振蕩過(guò)渡過(guò)程而引起的過(guò)電壓 稱之為間隙電弧接地過(guò)電壓 2 單相接地電路圖及相量圖 3 分析 注意幾點(diǎn) 1 應(yīng)假設(shè)某故障相達(dá)到最大值時(shí)電弧接地 這是最嚴(yán)重情況 2 掌握某一狀態(tài) 某一時(shí)間下電壓初始值 穩(wěn)態(tài)值 3 過(guò)電壓的最大幅值可用下面公式估算過(guò)電壓幅值 穩(wěn)態(tài)值 穩(wěn)態(tài)值 初始值 4 影響因素 1 電弧熄滅與重燃時(shí)的相位 2 系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù) 3 中性點(diǎn)接地方式 5 限制措施 中性點(diǎn)安裝消弧線圈 6 消弧線圈及其對(duì)限制電弧接地過(guò)電壓的作用 1 消弧線圈 是一個(gè)鐵芯有氣隙的消弧線圈 它接在中性點(diǎn)與地之間 2 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地后的電路圖及相量圖 3 作用 當(dāng)故障相接地 非故障相電流應(yīng)包括原先通過(guò)的電容電流加上流過(guò)消弧線圈上電流 兩者相位反向 使接地點(diǎn)電流 稱經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后的殘流 減少到足夠少 使接地電弧很快熄滅且不易重燃 4 消弧線圈的補(bǔ)償度 是消弧線圈電感電流補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)地電容電流的百分?jǐn)?shù) 有三種運(yùn)行狀態(tài) 欠補(bǔ)償全補(bǔ)償過(guò)補(bǔ)償 三 空載線路分閘過(guò)電壓 1 產(chǎn)生原因 在切除空載線路時(shí) 斷路器觸頭間的電弧重燃 2 切除空載線路時(shí)的等值電路 用單相集中參數(shù)的簡(jiǎn)化等效電路來(lái)進(jìn)行分析 觸頭間電壓ur t 為 3 分析 注意 1 可從產(chǎn)生過(guò)電壓最嚴(yán)重的狀態(tài)下分析 2 把握好每一狀態(tài)下起始和穩(wěn)定值 3 只須考慮在振蕩過(guò)程中產(chǎn)生的最大過(guò)電壓幅值 5 限制措施 1 提高斷路器滅弧性能 2 采用帶并聯(lián)電阻的斷路器 四 空載線路合閘過(guò)電壓 1 產(chǎn)生原因 在計(jì)劃性合閘或自動(dòng)重合閘時(shí) 由于系統(tǒng)中儲(chǔ)能元件存在 狀態(tài)的改變將引起振蕩型的過(guò)渡過(guò)程 2 產(chǎn)生的物理過(guò)程 1 計(jì)劃性合閘 2 自動(dòng)重合閘 空載線路計(jì)劃合閘過(guò)電壓由于正常的運(yùn)行需要而進(jìn)行的合閘操作叫正常合閘 在電壓峰值處合閘時(shí)過(guò)電壓最大 電源電壓變化是比較緩慢的 Em為穩(wěn)態(tài)分量 12 1 2重合閘過(guò)電壓自動(dòng)重合閘是線路發(fā)生故障后 由繼電保護(hù)系統(tǒng)控制的合閘操作 重合閘時(shí)在線路上可能出現(xiàn)的最大過(guò)電壓幅值為3Em 波形如圖12 2 b 所示 3 影響因素 1 合閘相位 2 線路殘余電壓的大小與極性 4 限制措施 1 采用帶并聯(lián)電阻的斷路器 2 消除和削弱線路殘余電壓 3 同步合閘 4 安裝避雷器 五 切除空載變壓器過(guò)電壓 1 切除空載變壓器等值電路 2 產(chǎn)生原因 空載變壓器切除前流過(guò)空載變壓器的電流很小 當(dāng)斷路器