電力系統過電壓及保護

1、1主講：王永強（副教授）主講：王永強（副教授）2第二篇第二篇 電力系統過電壓及保護電力系統過電壓及保護 電力系統中的各種絕緣在運行中除了受長期工作電壓的作用外，還會受到各種比工作電壓高得多的過電壓的短時作用。所謂過電壓就是指電力系統中出現的對絕緣有危險的電壓升高和電位升高。3 過電壓的分類 工頻電壓升高 暫時過電壓 內部過電壓 諧振過電壓 操作過電壓電力系統過電壓 直接雷過電壓 雷電過電壓 感應雷過電壓4u第七章第七章 線路和繞組中的波過程線路和繞組中的波過程 7-1 7-1：無損耗單導線線路中的波過程：無損耗單導線線路中的波過程 7-2 7-2：行波的折射和反射：行波的折射和反射 7-3 7

2、-3：行波通過串聯電感和并聯電容：行波通過串聯電感和并聯電容 7-4 7-4：行波的多次折、反射：行波的多次折、反射 7-6 7-6：沖擊電暈對線路波過程的影響：沖擊電暈對線路波過程的影響 7-9 7-9：繞組中的波過程：繞組中的波過程 7-11 7-11：沖擊電壓在繞組間的傳遞：沖擊電壓在繞組間的傳遞5一、波過程的物理概念一、波過程的物理概念 7-1 7-1：無損耗單導線線路中的波過程：無損耗單導線線路中的波過程61 傳輸線的概念72 波傳播的基本過程描述u電源向電容充電，在導線周圍建立起電場，靠近電源的電容立即充電，并向相鄰的電容放電u由于電感作用，較遠處電容要間隔一段時間才能充上一定的電

3、荷，電壓波以某速度沿線路傳播u隨著線路電容的充放電，將有電流流過導線的電感，在導線周圍建立起磁場。電流波以同樣速度沿x方向流動 83 為什么研究波傳播的基本過程一般單條架空線路的長度在幾百公里以內。工頻時：一個周期為20mS，在架空線上波 傳播距離6000km。雷電沖擊：上升沿1.2S，在架空線上波 傳播距離300m。可見在頻率較高的情況下，不得不考慮波的傳播速度。9二、波沿無損單導線傳播的基本規(guī)律二、波沿無損單導線傳播的基本規(guī)律10單根無損線單根無損線tuCxitiLxu00dxxiitudxCidxxuutidxLu0011采用拉氏變換求解得：單根無損線單根無損線)(1)()(1)()()

4、()()(vxtuzvxtivxtuzvxtixtixtiixtuxtuuffqqfqfqffqqfqfqziuziuiiiuuu簡化表示為式中：001CLv 為波速，00CLz 為波阻抗。00C和L分別是單位長度線路的電感和對地電容。12思考：思考：一條10km的線路，已知單位長度的電感為L0，對地電容為C0。問這條線路上波速為多少？線路波阻抗為多少？另外一條100km的同類型線路，單位長度的電感也為L0，對地電容也為C0。問這條線路上波速又為多少？線路波阻抗又為多少？13對于架空線： rhL2ln200rhC2ln200式中h為導線離地面的平均高度（m）,r為導線的半徑（m），0、0分別為

5、空氣的磁導率和介電常數。因此：架空線中：v 300000km/S00114單根無損線波過程特點n波阻抗表示同一方向傳播的電壓波與電流波之間的比例大小 n不同方向的行波，Z前面有正負號 nZ只與單位長度的電感和電容有關，與線路長度無關 n既有前行波，又有反行波 ZuuuuZiiuuiufqfqfqfq15 7-2 7-2：行波的折射和反射：行波的折射和反射16u一、行波的折、反射規(guī)律一、行波的折、反射規(guī)律17例1：線路末端開路物理解釋：n折射系數=2，反射系數=1n能量角度解釋：P2=0，全部能量反射回去，反射波到達后線路電流為零，磁場能量也為零，全部能量都儲存在電場中。線路Z1末端開路，一無窮

6、長直角波U1q沿Z1入侵，問波達A點后反射電壓和折射電壓。U1qA Z118例2：線路末端短路n折射系數=0，反射系數=-1n能量角度解釋：因為線路末端接地短路，入射波到達末端后，全部能量反射回去成為磁場能量，電流增加1倍。 線路Z1末端短路接地，一無窮長直角波U1q沿Z1入侵，問波達A點后反射電壓和折射電壓。U1qA Z119例3：線路末端接有負載電阻R=Z1 n折射系數=1，反射系數=0n相當于線路末端接于另一波阻抗相同的線路，波到達末端后無反射 線路Z1末端經R接地，已知RZ1，一無窮長直角波U1q沿Z1入侵，問波達A點后反射電壓和折射電壓。U1qA RZ120例4：線路末端有分支 線路Z1末端有分支，分支長度為無窮長，一無窮長直角波U1q沿Z1入侵，問波達A點后反射電壓和折射電壓。U1qA Z1Z1Z1n折射系數=2/3，反射系數=1/3n相當于線路末端接一波阻抗為“兩分支”并聯的線路 21二、集中參數等值電路（彼德遜法則）二、集中參數等值電路（彼德遜法則）22適用條件：1.入射波必須是沿分布參數線路傳播而來。2.被入射線路(Z2)必須為無窮長或折射波尚未到達待求解點 。23例5：線路末端開路線路Z1末端開路，一無窮長直角波U1q沿Z1入侵，問波達A點后反射電壓和折射電壓。U1qA Z124例6：線路末端短路線路Z1末端短路接地，一無窮長直