鐵磁諧振過電壓課件

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合1任務(wù)3.3.1電力系統(tǒng)操作過電壓

熟悉電力系統(tǒng)中內(nèi)部過電壓的產(chǎn)生和發(fā)展過程，能正確利用各種措施避免或抑制電力系統(tǒng)中的內(nèi)部過電壓.要求子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合任務(wù)3.3.1電力系統(tǒng)操作過電壓熟悉電力系統(tǒng)中內(nèi)部過電23.3.1.1空載線路的分閘過電壓切除空載線路是電力系統(tǒng)常見的一種操作。產(chǎn)生過電壓的根本原因是斷路器分閘過程中的電弧重燃現(xiàn)象。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.1.1空載線路的分閘過電壓切除空載線路3一、過電壓產(chǎn)生的物理過程圖3-1子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合一、過電壓產(chǎn)生的物理過程圖3-1子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與4

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合5圖3-2子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合圖3-2子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合6

，子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合，子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合7過電壓幅值＝穩(wěn)態(tài)值＋(穩(wěn)態(tài)值－初始值)＝＋［＝3

－（－）］

圖3-3子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合過電壓幅值＝穩(wěn)態(tài)值＋(穩(wěn)態(tài)值－初始值)＝＋［＝3－（－）］8

穩(wěn)態(tài)值＋（穩(wěn)態(tài)值－初始值）＝－＋（－－3＝－5

）子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合穩(wěn)態(tài)值＋（穩(wěn)態(tài)值－初始值）＋（－－3＝－5）子情境3.9假定繼續(xù)每隔半個(gè)工頻周期電弧重燃一次，則線路上的過電壓將按3、－5

、7、……的規(guī)律變化，直到觸頭間有足夠的絕緣強(qiáng)度，電弧不再重燃為止。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合假定繼續(xù)每隔半個(gè)工頻周期電弧重燃一次，則線路上的過電壓將按10二、影響分閘過電壓的因素及限制措施

1．影響分閘過電壓的主要因素

(1)斷路器的滅弧性能

(2)電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式

(3)母線上的出線數(shù)

(4)線路的電暈損失及電磁式電壓互感器子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合二、影響分閘過電壓的因素及限制措施1．影響分閘過電壓的主要112．限制分閘過電壓的主要措施

(1)提高斷路器的滅弧能力

(2)加裝并聯(lián)電阻

(3)利用線路金屬氧化物避雷器來保護(hù)圖3-4子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合2．限制分閘過電壓的主要措施(1)提高斷路器的滅弧能力圖12

3.3.1.2空載線路的合閘過電壓空載線路的合閘過電壓是常見的一種操作過電壓?？蛰d線路合閘有兩種情況，即計(jì)劃性合閘和自動(dòng)重合閘。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.1.2空載線路的合閘過電壓空載線路的合閘過13一、計(jì)劃性合閘引起的過電壓在計(jì)劃性合閘之前，線路上一般不存在殘余電荷，初始電壓為零，在合閘初瞬間的暫態(tài)過程中，電源電壓通過等值電感對(duì)空載線路的等值電容充電，回路中將發(fā)生高頻振蕩過程。

圖3-5子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合一、計(jì)劃性合閘引起的過電壓在計(jì)劃性合閘之前，對(duì)空載線路的等值14穩(wěn)態(tài)值＋（穩(wěn)態(tài)值－初始值）＝＋（－0）

＝2

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合穩(wěn)態(tài)值＋（穩(wěn)態(tài)值－初始值）＋（－0）＝2子情境3.3電15

穩(wěn)態(tài)值＋(穩(wěn)態(tài)值－初始值)＝

＋［－（－）］

＝3圖3-6子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合穩(wěn)態(tài)值＋(穩(wěn)態(tài)值－初始值)＝＋［－（－）］＝3圖3-16三、影響合閘過電壓的因素及限制措施1．影響因素

(1)合閘相位

(2)線路損耗

(3)線路殘余電壓的變化

2．限制措施(1)裝設(shè)并聯(lián)合閘阻(2)采用單相自動(dòng)重合閘(3)同步合閘(4)利用避雷器保護(hù)子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合三、影響合閘過電壓的因素及限制措施1．影響因素2．限制措施17

3.3.1.3切除空載變壓器過電壓切除空載變壓器也是電力系統(tǒng)中常見的一種操作。切除空載變壓器就是開斷一個(gè)小容量電感負(fù)荷，這時(shí)會(huì)在變壓器上和斷路器上出現(xiàn)很高的截流過電壓。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.1.3切除空載變壓器過電壓切除空載變壓器也18一、過電壓產(chǎn)生的物理過程為電源等值電感，為母線對(duì)地電容，為母線至變壓器連線的電感，為變壓器繞組及連接線的對(duì)地電容

為

變壓器的勵(lì)磁電感

圖3-7子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合一、過電壓產(chǎn)生的物理過程為電源等值電感，為母線對(duì)地電容，為母19

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合20

＝＋

＝

＝

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合＝＋＝＝子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合21

≈

圖3-8子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合≈圖3-8子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合22

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合23二、影響過電壓的因素與限制措施

1．影響過電壓的因素

(1)斷路器的性能

(2)變壓器的特性

(3)變壓器中性點(diǎn)接地方式

2．限制過電壓的措施可用磁吹閥式避雷器或金屬氧化物避雷器來限制子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合二、影響過電壓的因素與限制措施1．影響過電壓的因素子情境3243.3.1.4電弧接地過電壓中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，經(jīng)過故障點(diǎn)的電容電流處于某一范圍內(nèi)時(shí)，可能出現(xiàn)電弧的燃燒與熄滅的不穩(wěn)定狀態(tài)。這種間歇性的電弧將導(dǎo)致系統(tǒng)中電感——電容回路的電磁振蕩過程，產(chǎn)生遍及全電網(wǎng)的間歇性電弧接地過電壓。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.1.4電弧接地過電壓中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)25一、過電壓發(fā)展的物理過程圖3-9子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合一、過電壓發(fā)展的物理過程圖3-9子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與26，

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合，子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合27圖3-10子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合圖3-10子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合28

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合29子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合30

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合31由以上分析可知，按工頻熄弧理論分析得到的非故障相的過電壓倍數(shù)為3.5，故障相的最大過電壓倍數(shù)為2倍，過電壓的波形具有同一極性，且故障相不會(huì)產(chǎn)生振蕩過程。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合由以上分析可知，按工頻熄弧理論分析得到的非故障相的過電32二、影響電弧接地過電壓的因素

1．電弧燃燒與熄滅的隨機(jī)性

2．輸電線路的相間電容及回路損耗

3．中性點(diǎn)的接地方式子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合二、影響電弧接地過電壓的因素1．電弧燃燒與熄滅的隨機(jī)性子33三、限制措施

1.采用中性點(diǎn)直接接地方式.

這時(shí)單相接地將造成很大的單相短路電流，斷路器將立即跳閘而切斷故障，經(jīng)過一段短時(shí)間歇，讓故障點(diǎn)電弧熄滅后再自動(dòng)重合，如能成功，可立即恢復(fù)送電；如不能成功，斷路器將再次跳閘，不會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)電弧現(xiàn)象。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合三、限制措施1.采用中性點(diǎn)直接接地方式.子情境3.3電力系34

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合35

圖3-12子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合圖3-12子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣36子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合37任務(wù)3.3.2工頻過電壓

電力系統(tǒng)在正?；蚬收蠒r(shí)可能出現(xiàn)幅值超過最大工作相電壓、頻率為工頻或接近工頻的電壓升高，通稱為工頻電壓升高或

工頻過電壓。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合任務(wù)3.3.2工頻過電壓電力系統(tǒng)在正?；蚬收蠒r(shí)可能子38工頻電壓升高的危害

1.工頻電壓升高與多種操作過電壓有可能同時(shí)出現(xiàn)，相互疊加.

2.工頻電壓升高是決定某些過電壓保護(hù)裝置工作條件的重要依據(jù).3.工頻電壓升高持續(xù)的時(shí)間很長，對(duì)設(shè)備絕緣及其運(yùn)行條件也有很大影響.子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合工頻電壓升高的危害1.工頻電壓升高與多種操作過電壓有可能39一、空載長線電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高以線路末端作為距離的起點(diǎn)，線路上任意一點(diǎn)處的電壓為

圖3-13子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合一、空載長線電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高以線路末端作為距離40從線路末端（）開始，沿線的工頻電壓按余弦規(guī)律分布，線路末端電壓最高。末端電壓為討論(1)如果電源容量為無限大，則末端的工頻過電壓倍數(shù)為

這表明線路長度越長，線路末端工頻電壓越高子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合從線路末端（）開始，沿線的工頻電壓按余弦規(guī)律分布41

(2)當(dāng)電源容量為有限值時(shí)，的存在電容效應(yīng)，就像增加了導(dǎo)線長度一樣。容量越小，工頻電壓升高得越嚴(yán)重。

因此為了估計(jì)最嚴(yán)重的工頻電壓升高，應(yīng)以系統(tǒng)最小電源容量為依據(jù)。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合因此為了估計(jì)最嚴(yán)重的工頻子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配42二、不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高當(dāng)A相接地時(shí)，可求得B、C兩健全相上的電壓為式中——正常運(yùn)行時(shí)故障點(diǎn)處A相電壓；

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合二、不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高當(dāng)A相接地時(shí)，可求得B、C兩43子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合44

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合45圖3-15子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合圖3-15子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合46三、發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高當(dāng)輸電線路在傳輸較大容量時(shí)，斷路器因某種原因而突然跳閘甩掉負(fù)荷，會(huì)在原動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)內(nèi)引起一系列機(jī)電暫態(tài)過程，它是造成工頻電壓升高的又一原因。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合三、發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高當(dāng)輸電線路在傳輸較47任務(wù)3.3.3諧振過電壓

電力系統(tǒng)中包含有許多電感和電容件，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行操作或發(fā)生故障時(shí)，這些電感、電容元件可能構(gòu)成一系列不同自振頻率的振蕩同路，在外加電源的作用下，某些振蕩回路可能產(chǎn)生串聯(lián)諧振現(xiàn)象，從而導(dǎo)致系統(tǒng)中的某些部分(或元件)上出現(xiàn)嚴(yán)重的諧振過電壓。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合任務(wù)3.3.3諧振過電壓子情境3.3電力系統(tǒng)48一、線性諧振過電壓

回路發(fā)生諧振的條件為電容上的穩(wěn)態(tài)電壓幅值為圖3-16子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合一、線性諧振過電壓回路發(fā)生諧振電容上的穩(wěn)態(tài)圖3-1649

圖3-17子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合圖3-17子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合50二、鐵磁諧振過電壓鐵磁諧振發(fā)生于含有鐵心電感元件的振蕩電路中。由于鐵心電感元件的磁飽和現(xiàn)象，使回路的電感不再是常數(shù)，而是隨著電壓或電流的變化而變化。在一定的條件下，回路中的感抗會(huì)出現(xiàn)和容抗相等的情況，從而產(chǎn)生鐵磁諧振現(xiàn)象。鐵磁諧振的條件：

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合二、鐵磁諧振過電壓鐵磁諧振發(fā)生于含有鐵心電感元件的振蕩電路中51

若忽略回路電阻

圖3-18圖3-19子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合若忽略回路圖3-18圖3-19子情境3.3電力系統(tǒng)過52三、參數(shù)諧振過電壓

在含有周期性變化的電感回路中，當(dāng)感抗周期性變化的頻率為電源頻率的偶數(shù)倍，并有一定的容抗配合時(shí)，就可能發(fā)生參數(shù)諧振過電壓。采用快速自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置、增大振蕩回路的阻尼電阻等措施，一般可消除這種過電壓。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合三、參數(shù)諧振過電壓在含有周期性變化的電感回路中，當(dāng)感抗53小結(jié)

①電力系統(tǒng)的內(nèi)部過電壓包括操作過電壓和暫時(shí)過電壓兩類。操作過電壓是系統(tǒng)正常操作或事故時(shí)的過渡過程中形成的暫態(tài)過電壓，其特點(diǎn)是幅值高、作用時(shí)間短。常見的操作過電壓主要有切、合空載線路時(shí)產(chǎn)生的過電壓，切合空載變壓器時(shí)產(chǎn)生的過電壓，電弧接地過電壓等。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合小結(jié)①電力系統(tǒng)的內(nèi)部過電壓包括操作過電壓和暫時(shí)過電54

所謂絕緣配合，就是綜合考慮電氣設(shè)備在系統(tǒng)中可能承受的各種作用電壓(工作電壓及過電壓)、保護(hù)裝置的特性和設(shè)備絕緣對(duì)各種作用電壓的耐壓特性，合理地確定設(shè)備必要的絕緣平以使設(shè)備造價(jià)、維護(hù)費(fèi)用和設(shè)備絕緣故障引起的事故損失達(dá)到在經(jīng)濟(jì)上和安全運(yùn)行上總體效益最高。絕緣配合的最終目的就是確定電氣設(shè)備的絕緣水平

.任務(wù)3.3.4絕緣配合的概念和原則子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合所謂絕緣配合，就是綜合考慮電氣設(shè)備在系統(tǒng)中可能承受的各種作55

絕緣配合的基本概念絕緣配合的原則絕緣配合的慣用法絕緣配合的統(tǒng)計(jì)法和簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法電氣設(shè)備的絕緣水平的確定架空輸電線路絕緣水平的確定知識(shí)點(diǎn)子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合絕緣配合的基本概念知識(shí)點(diǎn)子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣56重點(diǎn)和難點(diǎn)

絕緣配合的原則和慣用法電氣設(shè)備絕緣水平的確定方法輸電線路絕緣水平的確定方法子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合重點(diǎn)和難點(diǎn)絕緣配合的原則和慣用法子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓571.對(duì)不壓等級(jí)的統(tǒng)絕緣配合的具體原則是不同的2.在技術(shù)上要力求做到作用電壓與絕緣強(qiáng)度的全伏秒特性配合3.3.4.1電氣設(shè)備的絕緣配合的原則圖3-20子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合1.對(duì)不壓等級(jí)的統(tǒng)絕緣配合的具體原則是不同的3.3.4.1583.為兼顧設(shè)備造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用和停電損失三者的綜合經(jīng)濟(jì)效益，絕緣配合的原則需因不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、不同的地區(qū)以及不同的發(fā)展階段而有所不同。4.對(duì)于輸電線路的絕緣水平，一般不需要考慮與變電站的絕緣配合.通常是以保證一定的耐雷水平為前提，基本上由工作電壓和操作過電壓決定。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.為兼顧設(shè)備造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用和停電損失三者的綜合經(jīng)濟(jì)效益，絕593.3.4.2中性點(diǎn)接地方式對(duì)絕緣水平的影響在這兩類接地方式不同的電網(wǎng)中，過電壓水平和絕緣水平都有很大的差別：

1．最大長期工作電壓

2．雷電過電壓

3．內(nèi)部過電壓電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式，一般分為非有效接地(不接地、經(jīng)消弧線圈接地)和有效接地(直接接地、經(jīng)小阻抗接地)兩大類

.子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.4.2中性點(diǎn)接地方式對(duì)絕緣水平的影響在這兩類接地60

小結(jié):中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)的絕緣水平可比非有效接地系統(tǒng)低20％左右。但降低絕緣水平的經(jīng)濟(jì)效益大小與系統(tǒng)的電壓等級(jí)有很大的關(guān)系.在110kV及以上的系統(tǒng)中，采用有效接地方式以降低系統(tǒng)絕緣水平在經(jīng)濟(jì)上意義很大，成為選擇中性點(diǎn)接地方式時(shí)的首要因素.在66kV及以下的系統(tǒng)中，絕緣費(fèi)用所占比重不大，一般均采用中性點(diǎn)非有效接地方式。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合小結(jié):中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)的絕緣水平可比非有效接地系統(tǒng)低613.3.4.3絕緣配合的慣用法

一、基本概念絕緣配合的方法有慣用法、統(tǒng)計(jì)法和簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法等

.

慣用法是按作用在絕緣上的最大過電和最小的絕緣強(qiáng)度的概念進(jìn)行配合的。即首先確定設(shè)備上可能出現(xiàn)的最危險(xiǎn)的過電壓，然后根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)乘上一個(gè)考慮各種因素的影響和一定裕度的配合系數(shù)(或稱安全裕度系數(shù))，即可得出應(yīng)有的絕緣水平。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.4.3絕緣配合的慣用法一、基本概念慣用法是按62確定電氣設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)是避雷器的保護(hù)水平。避雷器的保護(hù)水平包括雷電沖擊保護(hù)水平和操作沖擊保護(hù)水平。在確定避雷器保護(hù)水平后，考慮絕緣配合的原則，然后取一定的安全裕度系數(shù)，即可確定設(shè)備的沖擊絕緣水平。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合確定電氣設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)是避雷器的保護(hù)水平。避雷器的保護(hù)水63二、變電站電氣設(shè)備絕緣水平的確定

(一)雷電過電壓下的絕緣配合

電氣設(shè)備在雷電過電壓下的絕緣水平通常用它們的基本沖擊絕緣水平(BIL)來表示，全波基本沖擊絕緣水平(BIL)與避雷器雷電沖擊保護(hù)水平(BIL)之間取一定的配合系數(shù).

我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，全波沖擊絕緣水平以避雷器的標(biāo)稱放電電流時(shí)的額定殘壓為基礎(chǔ)，配合系數(shù)取1.4，即

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合二、變電站電氣設(shè)備絕緣水平的確定(一)雷電過電壓下的絕緣配64（二）操作過電壓下的絕緣配合

(1)對(duì)于范圍Ⅰ的系統(tǒng):

對(duì)于這一類變電站中的電氣設(shè)備來說，其操作沖擊絕緣水平(SIL)與最大計(jì)算操作過電壓相配合，配合系數(shù)取1.15，即

SIL=1.15

式中相對(duì)地操作過電壓計(jì)算倍數(shù)。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合（二）操作過電壓下的絕緣配合(1)對(duì)于范圍Ⅰ的系統(tǒng):65

表3-1子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合表3-1子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合66(2)對(duì)于范圍Ⅱ的電力系統(tǒng)

對(duì)這類變電站的電氣設(shè)備，其操作沖擊絕緣水平(SIL)與避雷器的操作保護(hù)水平()相配合,即

SIL＝1.15（三）工頻絕緣水平的確定為了檢驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣是否達(dá)到了以上所確定的BIL和SIL，就需要進(jìn)行雷電沖擊和操作沖擊耐壓試驗(yàn)。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合(2)對(duì)于范圍Ⅱ的電力系統(tǒng)子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣67操作沖擊絕緣水平(BSL)用額定短時(shí)(1min)工頻耐受電壓,即工頻絕緣水平來代替。

其中,、分別為雷電和操作沖擊配合數(shù)，、分別為雷電和操作沖擊電壓換算成等效工頻電壓的沖擊系數(shù)，通?？扇?.48，可取1.3～1.35

由圖可見，工頻試驗(yàn)電壓值實(shí)際上是由設(shè)備的和共同決定的，它在某種程度上也代表了絕緣對(duì)雷電、操作過電壓總的耐受水平.

圖3-21子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合操作沖擊絕緣水平(BSL)用額定短時(shí)(1min)工頻耐受電壓683.3.4.4絕緣配合的統(tǒng)計(jì)法

絕緣配合的統(tǒng)計(jì)法是根據(jù)過電壓幅值和絕緣耐壓強(qiáng)度都是隨機(jī)變量的實(shí)際情況，在已知過電壓幅值及絕緣閃絡(luò)電壓的統(tǒng)計(jì)特性后，用計(jì)算方法求出絕緣閃絡(luò)的概率和線路跳閘率，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的基礎(chǔ)上，正確地確定絕緣水平．子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.4.4絕緣配合的統(tǒng)計(jì)法絕緣配合的統(tǒng)計(jì)法是根據(jù)過69圖3-22子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合圖3-22子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合70設(shè)為過電壓概率密度函數(shù)，為絕緣放電概率分布函數(shù)，假定與是不相關(guān)的，為過電壓在附近范圍內(nèi)出現(xiàn)的概率，為在過電壓作用下絕緣放電的概率。由概率積分的計(jì)算公式得到出現(xiàn)這樣高的過電壓并使絕緣放電的概率為式中，稱為微分故障率,即下圖中陰影部分的面積。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合設(shè)為過電壓概率密度函數(shù)，為絕緣放電概率分布函數(shù)，假定71一般，絕緣在負(fù)極性操作沖擊下的耐壓強(qiáng)度較高，若忽略負(fù)極性下的故障率，則絕緣在操作過電壓下故障率的估計(jì)值為

則故障率Ｒ是圖中總的陰影部分的面積．

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合一般，絕緣在負(fù)極性操作沖擊下的耐壓強(qiáng)度較高，若忽略負(fù)極性下72簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法實(shí)質(zhì)上是利用有關(guān)參數(shù)的概率統(tǒng)計(jì)特性，仍沿用慣用法計(jì)算程序的一種混合型絕緣配合方法。把簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法應(yīng)用到概率特性為已知的自恢復(fù)絕緣上，就能計(jì)算出在不同的統(tǒng)計(jì)安全系數(shù)下的絕緣故障率，這對(duì)評(píng)估系統(tǒng)運(yùn)行可靠性是重要的。統(tǒng)計(jì)法的主要困難在于隨機(jī)因素較多,還有待進(jìn)一步完善.在實(shí)際工程中,為便于實(shí)際應(yīng)用,IEC又推薦了一種“簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法”.子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合733.3.4.5架空輸電線路的絕緣配合

一、絕緣子串的選擇

確定輸電線路絕緣水平，包括確定絕緣子串的片數(shù)及線路絕緣的空氣間隙(1)在工作電壓下不發(fā)生污閃；(2)在操作過電壓下不發(fā)生濕閃；(3)具有足夠的雷電沖擊絕緣水平,能保證線路的耐雷水平與雷擊跳閘率滿足規(guī)定要求。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.4.5架空輸電線路的絕緣配合確定輸電74(一)按工作電壓要求選擇

絕緣子爬電距離有效系數(shù)爬電比距系統(tǒng)最高工作(線)電壓有效值每片絕緣子的幾何爬電距離子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合(一)按工作電壓要求選擇絕緣子爬電距離有效系數(shù)爬電比距75為了避免污閃事故，所需的絕緣子片數(shù)應(yīng)為

(二)按操作過電壓要求選擇

絕緣子串在操作過電壓下，也不應(yīng)發(fā)生濕閃,可以近似地用絕緣于串的工頻濕閃電壓來代替,可利用下面的經(jīng)驗(yàn)公式求得,即

≥

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合為了避免污閃事故，所需的絕緣子片數(shù)應(yīng)為≥子情境76式中n——絕緣子片數(shù)設(shè)此時(shí)應(yīng)有的絕緣子片數(shù)為，則由片組成的絕緣子中的工頻濕閃電壓幅值應(yīng)為式中1.1——綜合考慮各種影響因素和必要裕度的一個(gè)綜合修正系數(shù)。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合77只要知道各種類型絕緣子串的工頻濕閃電壓與其片數(shù)的關(guān)系，就可利用上述兩式求得應(yīng)有的值。再考慮需增加的零值絕緣子片數(shù)后，最后得出的操作過電壓要求的片數(shù)為(三)按雷電過電壓要求選擇按上面所得的和中較大的片數(shù)，校驗(yàn)線路的耐雷水平和雷擊跳閘率是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合只要知道各種類型絕緣子串的工頻濕閃電壓與其片數(shù)的關(guān)系，就可利78二、空氣間距的選擇輸電線路上的空氣間隙包括(1)導(dǎo)線對(duì)地面(2)導(dǎo)線之間(3)導(dǎo)、地線之間(4)導(dǎo)線與桿塔之間

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合二、空氣間距的選擇子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合79

凈空氣間距的確定方法

1．工作電壓所要求的凈間距為空氣間隙工頻配合系數(shù)

2．操作過電壓所要求的凈間距式中——計(jì)算用最大操作過電壓；

——空氣間隙操作過電壓配合系數(shù)3．雷電過電壓所要求的凈間距=0.85

式中

為50％雷電沖擊穿電壓為絕緣子串的50％雷電沖擊閃絡(luò)電壓圖3-23子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合凈空氣間距的確定方法1．工作電壓所要2．操作過電壓所要求80確定絕緣子串處于垂直狀態(tài)時(shí)對(duì)桿塔應(yīng)有的水平距離

式中——絕緣子串長度

導(dǎo)線與桿塔之間的水平距離

L

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合確定絕緣子串處于垂直狀態(tài)時(shí)對(duì)桿塔應(yīng)有的水平距離81小結(jié)1.絕緣配合就是按系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種電壓和保護(hù)裝置的特性來確定設(shè)備的絕緣水平。設(shè)備的絕緣水平是指設(shè)備絕緣所能耐受的試驗(yàn)電壓值。進(jìn)行絕緣配合時(shí)，應(yīng)全面考慮設(shè)備造價(jià)、維修費(fèi)用以及故障損失三個(gè)方面，使三者總和最小。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合小結(jié)1.絕緣配合就是按系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種子情境3.3電力822.電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式對(duì)絕緣水平有重要影響。非有效接地系統(tǒng)中最大長期工作電壓、雷電過電壓和內(nèi)部過電壓要比有效接地系統(tǒng)中的高，絕緣水平也高，但由于中性點(diǎn)的接地方式還涉及到供電的可靠性、對(duì)通訊的干擾等諸多方面，需通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合2.電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式對(duì)絕緣水平有重要影響。非有效接833.絕緣配合的方法有慣用法、統(tǒng)計(jì)法和簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法三種，除了在超高壓線路絕緣的設(shè)計(jì)中采用統(tǒng)計(jì)法外，其他情況下均采用慣用法。4.慣用法是首先確定電氣設(shè)備絕緣上可能出現(xiàn)的各類過電壓的最高值，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)乘以一個(gè)考慮各種因素的影響和和一定裕度的配合系數(shù)，從而決定絕緣應(yīng)能耐受的電壓水平。絕緣的最低耐電強(qiáng)度應(yīng)大于過電壓的最高值。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.絕緣配合的方法有慣用法、統(tǒng)計(jì)法和簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法三種，除了84

5.

統(tǒng)計(jì)法是首先確定各種過電壓和絕緣耐電強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)特性（概率密度、分布函數(shù)等），然后用計(jì)算的方法求出絕緣放電的概率和線路的跳閘率，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，在絕緣成本與故障率間進(jìn)行協(xié)調(diào)，合理地確定絕緣水平。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合5.統(tǒng)計(jì)法是首先確定各種過電壓和絕緣耐電強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)特性85

6.簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法假定過電壓及絕緣放電概率的統(tǒng)計(jì)分布均服從正態(tài)分布，且已知其標(biāo)準(zhǔn)偏差，對(duì)某類過電壓在統(tǒng)計(jì)沖擊耐受電壓和條件沖擊過電壓之間選取一個(gè)統(tǒng)計(jì)配合系數(shù)，使所確定的絕緣故障率從系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性和費(fèi)用兩方面來看是可以接受的。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合6.簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法假定過電壓及絕緣放電概率的統(tǒng)計(jì)分布均服從86子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合87任務(wù)3.3.1電力系統(tǒng)操作過電壓

熟悉電力系統(tǒng)中內(nèi)部過電壓的產(chǎn)生和發(fā)展過程，能正確利用各種措施避免或抑制電力系統(tǒng)中的內(nèi)部過電壓.要求子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合任務(wù)3.3.1電力系統(tǒng)操作過電壓熟悉電力系統(tǒng)中內(nèi)部過電883.3.1.1空載線路的分閘過電壓切除空載線路是電力系統(tǒng)常見的一種操作。產(chǎn)生過電壓的根本原因是斷路器分閘過程中的電弧重燃現(xiàn)象。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.1.1空載線路的分閘過電壓切除空載線路89一、過電壓產(chǎn)生的物理過程圖3-1子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合一、過電壓產(chǎn)生的物理過程圖3-1子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與90

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合91圖3-2子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合圖3-2子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合92

，子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合，子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合93過電壓幅值＝穩(wěn)態(tài)值＋(穩(wěn)態(tài)值－初始值)＝＋［＝3

－（－）］

圖3-3子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合過電壓幅值＝穩(wěn)態(tài)值＋(穩(wěn)態(tài)值－初始值)＝＋［＝3－（－）］94

穩(wěn)態(tài)值＋（穩(wěn)態(tài)值－初始值）＝－＋（－－3＝－5

）子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合穩(wěn)態(tài)值＋（穩(wěn)態(tài)值－初始值）＋（－－3＝－5）子情境3.95假定繼續(xù)每隔半個(gè)工頻周期電弧重燃一次，則線路上的過電壓將按3、－5

、7、……的規(guī)律變化，直到觸頭間有足夠的絕緣強(qiáng)度，電弧不再重燃為止。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合假定繼續(xù)每隔半個(gè)工頻周期電弧重燃一次，則線路上的過電壓將按96二、影響分閘過電壓的因素及限制措施

1．影響分閘過電壓的主要因素

(1)斷路器的滅弧性能

(2)電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式

(3)母線上的出線數(shù)

(4)線路的電暈損失及電磁式電壓互感器子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合二、影響分閘過電壓的因素及限制措施1．影響分閘過電壓的主要972．限制分閘過電壓的主要措施

(1)提高斷路器的滅弧能力

(2)加裝并聯(lián)電阻

(3)利用線路金屬氧化物避雷器來保護(hù)圖3-4子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合2．限制分閘過電壓的主要措施(1)提高斷路器的滅弧能力圖98

3.3.1.2空載線路的合閘過電壓空載線路的合閘過電壓是常見的一種操作過電壓?？蛰d線路合閘有兩種情況，即計(jì)劃性合閘和自動(dòng)重合閘。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.1.2空載線路的合閘過電壓空載線路的合閘過99一、計(jì)劃性合閘引起的過電壓在計(jì)劃性合閘之前，線路上一般不存在殘余電荷，初始電壓為零，在合閘初瞬間的暫態(tài)過程中，電源電壓通過等值電感對(duì)空載線路的等值電容充電，回路中將發(fā)生高頻振蕩過程。

圖3-5子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合一、計(jì)劃性合閘引起的過電壓在計(jì)劃性合閘之前，對(duì)空載線路的等值100穩(wěn)態(tài)值＋（穩(wěn)態(tài)值－初始值）＝＋（－0）

＝2

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合穩(wěn)態(tài)值＋（穩(wěn)態(tài)值－初始值）＋（－0）＝2子情境3.3電101

穩(wěn)態(tài)值＋(穩(wěn)態(tài)值－初始值)＝

＋［－（－）］

＝3圖3-6子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合穩(wěn)態(tài)值＋(穩(wěn)態(tài)值－初始值)＝＋［－（－）］＝3圖3-102三、影響合閘過電壓的因素及限制措施1．影響因素

(1)合閘相位

(2)線路損耗

(3)線路殘余電壓的變化

2．限制措施(1)裝設(shè)并聯(lián)合閘阻(2)采用單相自動(dòng)重合閘(3)同步合閘(4)利用避雷器保護(hù)子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合三、影響合閘過電壓的因素及限制措施1．影響因素2．限制措施103

3.3.1.3切除空載變壓器過電壓切除空載變壓器也是電力系統(tǒng)中常見的一種操作。切除空載變壓器就是開斷一個(gè)小容量電感負(fù)荷，這時(shí)會(huì)在變壓器上和斷路器上出現(xiàn)很高的截流過電壓。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.1.3切除空載變壓器過電壓切除空載變壓器也104一、過電壓產(chǎn)生的物理過程為電源等值電感，為母線對(duì)地電容，為母線至變壓器連線的電感，為變壓器繞組及連接線的對(duì)地電容

為

變壓器的勵(lì)磁電感

圖3-7子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合一、過電壓產(chǎn)生的物理過程為電源等值電感，為母線對(duì)地電容，為母105

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合106

＝＋

＝

＝

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合＝＋＝＝子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合107

≈

圖3-8子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合≈圖3-8子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合108

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合109二、影響過電壓的因素與限制措施

1．影響過電壓的因素

(1)斷路器的性能

(2)變壓器的特性

(3)變壓器中性點(diǎn)接地方式

2．限制過電壓的措施可用磁吹閥式避雷器或金屬氧化物避雷器來限制子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合二、影響過電壓的因素與限制措施1．影響過電壓的因素子情境31103.3.1.4電弧接地過電壓中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，經(jīng)過故障點(diǎn)的電容電流處于某一范圍內(nèi)時(shí)，可能出現(xiàn)電弧的燃燒與熄滅的不穩(wěn)定狀態(tài)。這種間歇性的電弧將導(dǎo)致系統(tǒng)中電感——電容回路的電磁振蕩過程，產(chǎn)生遍及全電網(wǎng)的間歇性電弧接地過電壓。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.1.4電弧接地過電壓中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)111一、過電壓發(fā)展的物理過程圖3-9子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合一、過電壓發(fā)展的物理過程圖3-9子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與112，

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合，子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合113圖3-10子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合圖3-10子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合114

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合115子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合116

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合117由以上分析可知，按工頻熄弧理論分析得到的非故障相的過電壓倍數(shù)為3.5，故障相的最大過電壓倍數(shù)為2倍，過電壓的波形具有同一極性，且故障相不會(huì)產(chǎn)生振蕩過程。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合由以上分析可知，按工頻熄弧理論分析得到的非故障相的過電118二、影響電弧接地過電壓的因素

1．電弧燃燒與熄滅的隨機(jī)性

2．輸電線路的相間電容及回路損耗

3．中性點(diǎn)的接地方式子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合二、影響電弧接地過電壓的因素1．電弧燃燒與熄滅的隨機(jī)性子119三、限制措施

1.采用中性點(diǎn)直接接地方式.

這時(shí)單相接地將造成很大的單相短路電流，斷路器將立即跳閘而切斷故障，經(jīng)過一段短時(shí)間歇，讓故障點(diǎn)電弧熄滅后再自動(dòng)重合，如能成功，可立即恢復(fù)送電；如不能成功，斷路器將再次跳閘，不會(huì)出現(xiàn)斷續(xù)電弧現(xiàn)象。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合三、限制措施1.采用中性點(diǎn)直接接地方式.子情境3.3電力系120

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合121

圖3-12子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合圖3-12子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣122子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合123任務(wù)3.3.2工頻過電壓

電力系統(tǒng)在正常或故障時(shí)可能出現(xiàn)幅值超過最大工作相電壓、頻率為工頻或接近工頻的電壓升高，通稱為工頻電壓升高或

工頻過電壓。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合任務(wù)3.3.2工頻過電壓電力系統(tǒng)在正常或故障時(shí)可能子124工頻電壓升高的危害

1.工頻電壓升高與多種操作過電壓有可能同時(shí)出現(xiàn)，相互疊加.

2.工頻電壓升高是決定某些過電壓保護(hù)裝置工作條件的重要依據(jù).3.工頻電壓升高持續(xù)的時(shí)間很長，對(duì)設(shè)備絕緣及其運(yùn)行條件也有很大影響.子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合工頻電壓升高的危害1.工頻電壓升高與多種操作過電壓有可能125一、空載長線電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高以線路末端作為距離的起點(diǎn)，線路上任意一點(diǎn)處的電壓為

圖3-13子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合一、空載長線電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高以線路末端作為距離126從線路末端（）開始，沿線的工頻電壓按余弦規(guī)律分布，線路末端電壓最高。末端電壓為討論(1)如果電源容量為無限大，則末端的工頻過電壓倍數(shù)為

這表明線路長度越長，線路末端工頻電壓越高子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合從線路末端（）開始，沿線的工頻電壓按余弦規(guī)律分布127

(2)當(dāng)電源容量為有限值時(shí)，的存在電容效應(yīng)，就像增加了導(dǎo)線長度一樣。容量越小，工頻電壓升高得越嚴(yán)重。

因此為了估計(jì)最嚴(yán)重的工頻電壓升高，應(yīng)以系統(tǒng)最小電源容量為依據(jù)。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合因此為了估計(jì)最嚴(yán)重的工頻子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配128二、不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高當(dāng)A相接地時(shí)，可求得B、C兩健全相上的電壓為式中——正常運(yùn)行時(shí)故障點(diǎn)處A相電壓；

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合二、不對(duì)稱短路引起的工頻電壓升高當(dāng)A相接地時(shí)，可求得B、C兩129子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合130

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合131圖3-15子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合圖3-15子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合132三、發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高當(dāng)輸電線路在傳輸較大容量時(shí)，斷路器因某種原因而突然跳閘甩掉負(fù)荷，會(huì)在原動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)內(nèi)引起一系列機(jī)電暫態(tài)過程，它是造成工頻電壓升高的又一原因。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合三、發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高當(dāng)輸電線路在傳輸較133任務(wù)3.3.3諧振過電壓

電力系統(tǒng)中包含有許多電感和電容件，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行操作或發(fā)生故障時(shí)，這些電感、電容元件可能構(gòu)成一系列不同自振頻率的振蕩同路，在外加電源的作用下，某些振蕩回路可能產(chǎn)生串聯(lián)諧振現(xiàn)象，從而導(dǎo)致系統(tǒng)中的某些部分(或元件)上出現(xiàn)嚴(yán)重的諧振過電壓。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合任務(wù)3.3.3諧振過電壓子情境3.3電力系統(tǒng)134一、線性諧振過電壓

回路發(fā)生諧振的條件為電容上的穩(wěn)態(tài)電壓幅值為圖3-16子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合一、線性諧振過電壓回路發(fā)生諧振電容上的穩(wěn)態(tài)圖3-16135

圖3-17子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合圖3-17子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合136二、鐵磁諧振過電壓鐵磁諧振發(fā)生于含有鐵心電感元件的振蕩電路中。由于鐵心電感元件的磁飽和現(xiàn)象，使回路的電感不再是常數(shù)，而是隨著電壓或電流的變化而變化。在一定的條件下，回路中的感抗會(huì)出現(xiàn)和容抗相等的情況，從而產(chǎn)生鐵磁諧振現(xiàn)象。鐵磁諧振的條件：

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合二、鐵磁諧振過電壓鐵磁諧振發(fā)生于含有鐵心電感元件的振蕩電路中137

若忽略回路電阻

圖3-18圖3-19子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合若忽略回路圖3-18圖3-19子情境3.3電力系統(tǒng)過138三、參數(shù)諧振過電壓

在含有周期性變化的電感回路中，當(dāng)感抗周期性變化的頻率為電源頻率的偶數(shù)倍，并有一定的容抗配合時(shí)，就可能發(fā)生參數(shù)諧振過電壓。采用快速自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置、增大振蕩回路的阻尼電阻等措施，一般可消除這種過電壓。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合三、參數(shù)諧振過電壓在含有周期性變化的電感回路中，當(dāng)感抗139小結(jié)

①電力系統(tǒng)的內(nèi)部過電壓包括操作過電壓和暫時(shí)過電壓兩類。操作過電壓是系統(tǒng)正常操作或事故時(shí)的過渡過程中形成的暫態(tài)過電壓，其特點(diǎn)是幅值高、作用時(shí)間短。常見的操作過電壓主要有切、合空載線路時(shí)產(chǎn)生的過電壓，切合空載變壓器時(shí)產(chǎn)生的過電壓，電弧接地過電壓等。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合小結(jié)①電力系統(tǒng)的內(nèi)部過電壓包括操作過電壓和暫時(shí)過電140

所謂絕緣配合，就是綜合考慮電氣設(shè)備在系統(tǒng)中可能承受的各種作用電壓(工作電壓及過電壓)、保護(hù)裝置的特性和設(shè)備絕緣對(duì)各種作用電壓的耐壓特性，合理地確定設(shè)備必要的絕緣平以使設(shè)備造價(jià)、維護(hù)費(fèi)用和設(shè)備絕緣故障引起的事故損失達(dá)到在經(jīng)濟(jì)上和安全運(yùn)行上總體效益最高。絕緣配合的最終目的就是確定電氣設(shè)備的絕緣水平

.任務(wù)3.3.4絕緣配合的概念和原則子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合所謂絕緣配合，就是綜合考慮電氣設(shè)備在系統(tǒng)中可能承受的各種作141

絕緣配合的基本概念絕緣配合的原則絕緣配合的慣用法絕緣配合的統(tǒng)計(jì)法和簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法電氣設(shè)備的絕緣水平的確定架空輸電線路絕緣水平的確定知識(shí)點(diǎn)子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合絕緣配合的基本概念知識(shí)點(diǎn)子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣142重點(diǎn)和難點(diǎn)

絕緣配合的原則和慣用法電氣設(shè)備絕緣水平的確定方法輸電線路絕緣水平的確定方法子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合重點(diǎn)和難點(diǎn)絕緣配合的原則和慣用法子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓1431.對(duì)不壓等級(jí)的統(tǒng)絕緣配合的具體原則是不同的2.在技術(shù)上要力求做到作用電壓與絕緣強(qiáng)度的全伏秒特性配合3.3.4.1電氣設(shè)備的絕緣配合的原則圖3-20子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合1.對(duì)不壓等級(jí)的統(tǒng)絕緣配合的具體原則是不同的3.3.4.11443.為兼顧設(shè)備造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用和停電損失三者的綜合經(jīng)濟(jì)效益，絕緣配合的原則需因不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、不同的地區(qū)以及不同的發(fā)展階段而有所不同。4.對(duì)于輸電線路的絕緣水平，一般不需要考慮與變電站的絕緣配合.通常是以保證一定的耐雷水平為前提，基本上由工作電壓和操作過電壓決定。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.為兼顧設(shè)備造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用和停電損失三者的綜合經(jīng)濟(jì)效益，絕1453.3.4.2中性點(diǎn)接地方式對(duì)絕緣水平的影響在這兩類接地方式不同的電網(wǎng)中，過電壓水平和絕緣水平都有很大的差別：

1．最大長期工作電壓

2．雷電過電壓

3．內(nèi)部過電壓電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式，一般分為非有效接地(不接地、經(jīng)消弧線圈接地)和有效接地(直接接地、經(jīng)小阻抗接地)兩大類

.子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.4.2中性點(diǎn)接地方式對(duì)絕緣水平的影響在這兩類接地146

小結(jié):中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)的絕緣水平可比非有效接地系統(tǒng)低20％左右。但降低絕緣水平的經(jīng)濟(jì)效益大小與系統(tǒng)的電壓等級(jí)有很大的關(guān)系.在110kV及以上的系統(tǒng)中，采用有效接地方式以降低系統(tǒng)絕緣水平在經(jīng)濟(jì)上意義很大，成為選擇中性點(diǎn)接地方式時(shí)的首要因素.在66kV及以下的系統(tǒng)中，絕緣費(fèi)用所占比重不大，一般均采用中性點(diǎn)非有效接地方式。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合小結(jié):中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)的絕緣水平可比非有效接地系統(tǒng)低1473.3.4.3絕緣配合的慣用法

一、基本概念絕緣配合的方法有慣用法、統(tǒng)計(jì)法和簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法等

.

慣用法是按作用在絕緣上的最大過電和最小的絕緣強(qiáng)度的概念進(jìn)行配合的。即首先確定設(shè)備上可能出現(xiàn)的最危險(xiǎn)的過電壓，然后根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)乘上一個(gè)考慮各種因素的影響和一定裕度的配合系數(shù)(或稱安全裕度系數(shù))，即可得出應(yīng)有的絕緣水平。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.4.3絕緣配合的慣用法一、基本概念慣用法是按148確定電氣設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)是避雷器的保護(hù)水平。避雷器的保護(hù)水平包括雷電沖擊保護(hù)水平和操作沖擊保護(hù)水平。在確定避雷器保護(hù)水平后，考慮絕緣配合的原則，然后取一定的安全裕度系數(shù)，即可確定設(shè)備的沖擊絕緣水平。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合確定電氣設(shè)備絕緣水平的基礎(chǔ)是避雷器的保護(hù)水平。避雷器的保護(hù)水149二、變電站電氣設(shè)備絕緣水平的確定

(一)雷電過電壓下的絕緣配合

電氣設(shè)備在雷電過電壓下的絕緣水平通常用它們的基本沖擊絕緣水平(BIL)來表示，全波基本沖擊絕緣水平(BIL)與避雷器雷電沖擊保護(hù)水平(BIL)之間取一定的配合系數(shù).

我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，全波沖擊絕緣水平以避雷器的標(biāo)稱放電電流時(shí)的額定殘壓為基礎(chǔ)，配合系數(shù)取1.4，即

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合二、變電站電氣設(shè)備絕緣水平的確定(一)雷電過電壓下的絕緣配150（二）操作過電壓下的絕緣配合

(1)對(duì)于范圍Ⅰ的系統(tǒng):

對(duì)于這一類變電站中的電氣設(shè)備來說，其操作沖擊絕緣水平(SIL)與最大計(jì)算操作過電壓相配合，配合系數(shù)取1.15，即

SIL=1.15

式中相對(duì)地操作過電壓計(jì)算倍數(shù)。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合（二）操作過電壓下的絕緣配合(1)對(duì)于范圍Ⅰ的系統(tǒng):151

表3-1子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合表3-1子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合152(2)對(duì)于范圍Ⅱ的電力系統(tǒng)

對(duì)這類變電站的電氣設(shè)備，其操作沖擊絕緣水平(SIL)與避雷器的操作保護(hù)水平()相配合,即

SIL＝1.15（三）工頻絕緣水平的確定為了檢驗(yàn)電氣設(shè)備絕緣是否達(dá)到了以上所確定的BIL和SIL，就需要進(jìn)行雷電沖擊和操作沖擊耐壓試驗(yàn)。子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合(2)對(duì)于范圍Ⅱ的電力系統(tǒng)子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣153操作沖擊絕緣水平(BSL)用額定短時(shí)(1min)工頻耐受電壓,即工頻絕緣水平來代替。

其中,、分別為雷電和操作沖擊配合數(shù)，、分別為雷電和操作沖擊電壓換算成等效工頻電壓的沖擊系數(shù)，通?？扇?.48，可取1.3～1.35

由圖可見，工頻試驗(yàn)電壓值實(shí)際上是由設(shè)備的和共同決定的，它在某種程度上也代表了絕緣對(duì)雷電、操作過電壓總的耐受水平.

圖3-21子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合操作沖擊絕緣水平(BSL)用額定短時(shí)(1min)工頻耐受電壓1543.3.4.4絕緣配合的統(tǒng)計(jì)法

絕緣配合的統(tǒng)計(jì)法是根據(jù)過電壓幅值和絕緣耐壓強(qiáng)度都是隨機(jī)變量的實(shí)際情況，在已知過電壓幅值及絕緣閃絡(luò)電壓的統(tǒng)計(jì)特性后，用計(jì)算方法求出絕緣閃絡(luò)的概率和線路跳閘率，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較的基礎(chǔ)上，正確地確定絕緣水平．子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合3.3.4.4絕緣配合的統(tǒng)計(jì)法絕緣配合的統(tǒng)計(jì)法是根據(jù)過155圖3-22子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合圖3-22子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合156設(shè)為過電壓概率密度函數(shù)，為絕緣放電概率分布函數(shù)，假定與是不相關(guān)的，為過電壓在附近范圍內(nèi)出現(xiàn)的概率，為在過電壓作用下絕緣放電的概率。由概率積分的計(jì)算公式得到出現(xiàn)這樣高的過電壓并使絕緣放電的概率為式中，稱為微分故障率,即下圖中陰影部分的面積。

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合設(shè)為過電壓概率密度函數(shù)，為絕緣放電概率分布函數(shù)，假定157一般，絕緣在負(fù)極性操作沖擊下的耐壓強(qiáng)度較高，若忽略負(fù)極性下的故障率，則絕緣在操作過電壓下故障率的估計(jì)值為

則故障率Ｒ是圖中總的陰影部分的面積．

子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合一般，絕緣在負(fù)極性操作沖擊下的耐壓強(qiáng)度較高，若忽略負(fù)極性下158簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法實(shí)質(zhì)上是利用有關(guān)參數(shù)的概率統(tǒng)計(jì)特性，仍沿用慣用法計(jì)算程序的一種混合型絕緣配合方法。把簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法應(yīng)用到概率特性為已知的自恢復(fù)絕緣上，就能計(jì)算出在不同的統(tǒng)計(jì)安全系數(shù)下的絕緣故障率，這對(duì)評(píng)估系統(tǒng)運(yùn)行可靠性是重要的。統(tǒng)計(jì)法的主要困難在于隨機(jī)因素較多,還有待進(jìn)一步完善.在實(shí)際工程中,為便于實(shí)際應(yīng)用,IEC又推薦了一種“簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法”.子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合子情境3.3電力系統(tǒng)過電壓與絕緣配合1593.3.4.5架空輸電線路的絕緣配合