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第五章第五章电力系统内部过电压及电力系统内部过电压及其限制措施其限制措施内部过电压内部过电压：在在电电力力系系统统内内部部，由由于于断断路路器器的的操操作作或或发发生生故故障障，使使系系统统参参数数了了发发生变化，引起电磁能量的转化或传递，在系统中出现的过电压。生变化，引起电磁能量的转化或传递，在系统中出现的过电压。类型：类型：（1）操作过电压）操作过电压(持续时间持续时间0.1S以下以下)（2）工频过电压）工频过电压(持续时间较长持续时间较长)（3）谐振过电压）谐振过电压(持续时间较长持续时间较长)特点：特点：（1）过电压的）过电压的能量来源能量来源于电网本身。于电网本身。（2）过过电电压压的的幅幅值值与与电电网网的的工工频频电电压压大大致致有有一一定定的的倍倍数数关关系系，通通常常以系统的最高运行相电压为基础计算过电压倍数以系统的最高运行相电压为基础计算过电压倍数K。5.1电力系统工频过电压电力系统工频过电压一、工频过电压的产生一、工频过电压的产生可能在电力系统正常运行或故障时产生，如：可能在电力系统正常运行或故障时产生，如：空载长线路末端电压的升高。空载长线路末端电压的升高。发生单相接地故障时，非故障相电压的升高。发生单相接地故障时，非故障相电压的升高。甩负荷发电机转速增加引起的工频电压升高。甩负荷发电机转速增加引起的工频电压升高。二、特点二、特点1、过电压倍数不大，对正常绝缘的电气设备一般没有威胁。、过电压倍数不大，对正常绝缘的电气设备一般没有威胁。2、在高压输电中是确定系统绝缘水平的重要因素。、在高压输电中是确定系统绝缘水平的重要因素。u伴随着工频电压的升高直接影响操作过电压的幅值。伴随着工频电压的升高直接影响操作过电压的幅值。u工工频频电电压压升升高高是是决决定定保保护护电电器器工工作作条条件件的的重重要要因因素素（如如单单相相接接地地时时非非故故障相电压升高，使避雷器的灭弧电压升高）。障相电压升高，使避雷器的灭弧电压升高）。u工工频频电电压压升升高高持持续续时时间间长长，将将严严峻峻考考验验设设备备的的绝绝缘缘。如如油油纸纸绝绝缘缘内内部部游游离、绝缘子闪络或沿面放电、铁芯过热、电晕等离、绝缘子闪络或沿面放电、铁芯过热、电晕等5.1.15.1.1 空载长线路电容效应引起的电压升高空载长线路电容效应引起的电压升高一一般般输输电电线线路路X XC CX XL L，线线路路末末端端电电压压高高于于首首端端电电压压，线线路路越越长长，末末端端电压越高，这种现象是由于电容性电流造成的，称为电压越高，这种现象是由于电容性电流造成的，称为电容效应。电容效应。5.1.1 5.1.1 空载长线路电容效应引起的电压升高空载长线路电容效应引起的电压升高5.1.1 5.1.1 空载长线路电容效应引起的电压升高空载长线路电容效应引起的电压升高在电力系统运行中要注意：在电力系统运行中要注意：单单电电源源供供电电线线路路，估估算算最最严严重重的的工工频频电电压压升升高高，应应取取最最小小电电源源容容量为依据。量为依据。双双电电源源供供电电线线路路中中，为为避避免免严严重重的的工工频频电电压压升升高高，应应使使线线路路两两端端的的开开关关按按一一定定的的操操作作顺顺序序，即即在在电电源源容容量量大大的的一一侧侧先先合合闸闸，电电源源容容量量小的一侧先分闸。小的一侧先分闸。例例5-1P1255.1.25.1.2不对称短路引起的工频电压升高不对称短路引起的工频电压升高系系统统发发生生单单相相或或两两相相接接地地故故障障时时，非非故故障障相相（健健全全相相）上上工工频频电电压压将将升高升高。单单相相接接地地时时，故故障障点点各各相相的的电电压压、电电流流不不对对称称，使使用用对对称称向向量量法法分分析析单相接地时工频电压升高：单相接地时工频电压升高：假设假设A相接地，健全相相接地，健全相B、C相的电压可求出：相的电压可求出：对于电源容量较大的系统，上式可改写成公式对于电源容量较大的系统，上式可改写成公式5-6，并求出，并求出K(1)-单相接地系数单相接地系数，表征单相接地故障时，健全相的对地最高工频电压有效，表征单相接地故障时，健全相的对地最高工频电压有效值与无故障时对地电压有效值之比。值与无故障时对地电压有效值之比。5.1.3 5.1.3 甩负荷引起的工频电压升高甩负荷引起的工频电压升高当当输输电电线线路路传传输输较较大大容容量量功功率率，断断路路器器因因为为某某种种原原因因而而突突然然跳跳闸闸甩甩掉掉负负荷荷时时，会会在在发发电电机机内内引引起起一一系系列列机机电电暂暂态态过过程程，是是造造成成工工频频电压升高的又一原因。电压升高的又一原因。5.1.3 5.1.3 甩负荷引起的工频电压升高甩负荷引起的工频电压升高当发电机突然甩负荷时，将造成线路工频电压升高。当发电机突然甩负荷时，将造成线路工频电压升高。1、电电磁磁暂暂态态过过程程：励励磁磁绕绕组组的的磁磁通通来来不不及及变变化化，发发电电机机负负荷荷电电感感电电流流对对发发电电机机主主磁磁通通的的去去磁磁作作用用消消失失，而而空空载载线线路路的的电电容容电电流流起起助助磁磁作作用用，导导致致电压升高。电压升高。2、机机械械暂暂态态过过程程：突突然然甩甩有有功功负负荷荷，发发电电机机的的调调速速器器有有一一定定惯惯性性，短短时时间间内内输输入入原原动动机机的的功功率率不不会会减减少少，主主轴轴有有多多余余功功率率，转转速速增增加加，电电压压增增加加，并且伴随着频率的增加加剧了线路的电容效应并且伴随着频率的增加加剧了线路的电容效应,即：即：运行经验表明：运行经验表明：220220KVKV及以下电网一般不需要采取特殊限制措施；及以下电网一般不需要采取特殊限制措施；220220KVKV及及以以上上电电网网需需要要考考虑虑，伴伴随随着着雷雷闪闪过过电电压压和和操操作作过过电电压压采采取取限制措施，使工频电压升高限制在限制措施，使工频电压升高限制在1.31.41.31.4倍以下。倍以下。5.1.4 5.1.4 工频电压升高的限制措施工频电压升高的限制措施1、利用、利用并联电抗器并联电抗器补偿空载线路的电容效应。补偿空载线路的电容效应。当当线线路路末末端端并并连连电电抗抗器器XR，相相当当于于减减小小了了线线路路长长度度，降降低低了了电电压压传递系数。传递系数。5.1.4 5.1.4 工频电压升高的限制措施工频电压升高的限制措施例例5-3:并并联联电电抗抗器器的的感感性性无无功功补补偿偿线线路路的的容容性性无无功功，相相当当于于减减少少了了线线路长度，降低了空载长线末端电压升高值。路长度，降低了空载长线末端电压升高值。2、利利用用静静止止补补偿偿器器调调节节系系统统无无功功，控控制制系统电压。系统电压。并并联联电电抗抗器器需需要要消消耗耗系系统统大大量量的的无无功功功功率率，造造成成不不必必要要的的浪浪费费，改改用用静静止止补补偿偿装装置置，也也可可限限制制工工频频电电压压升升高高，且且时时间间响应快、维护简单、可靠性高。响应快、维护简单、可靠性高。3 3、采用、采用良导体地线良导体地线降低输电线路零序阻抗降低输电线路零序阻抗(架空地线架空地线)。故故障障点点健健全全相相电电压压的的升升高高，与与故故障障点点看看进进去去的的X0/X1比比值值有有关关。X0、X1包包括括发发电电机机的的暂暂态态电电抗抗、变变压压器器的的漏漏抗抗、线线路路的的阻阻抗抗，用用良良导导体体接接地地，可可减减少少X0值值，改改变变X0/X1比比值值（如如有有避避雷雷线线X0/X1=3，无无避避雷雷线线X0/X1=3.5），降低），降低K，限制工频过电压。，限制工频过电压。计算表明，电源容量越大，良导体地线降低工频过电压越明显。计算表明，电源容量越大，良导体地线降低工频过电压越明显。