高电压技术8、9章

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1、第二篇电力系统过电压及其防护第8、9章电力系统内部过电压在电力系统中，由于断路器操作、故障或其他原因，使系统参数发生变化，引起系统内部电磁能量的振荡转化或传递从而造成的电压升高，称为电力系统的内部过电压。内部过电压的产生根源在电力系统内部，其大小由系统参数决定。系统参数的变化原因是多种多样的，因此内部过电压的幅值、振荡频率以及持续时间不尽相同，通常按产生原因的不同可分为：暂态过电压是一种在一定位置上的相对地或相间的过电压，具有一定的振荡频率，由于无阻尼或弱阻尼，因此持续时间较长。操作过电压是电磁过渡过程的过电压

2、。电力系统内部过电压第8章谐振过电压第9章电力系统操作过电压第8章谐振过电压电力系统包含许多电感和电容元件，例如：电感元件L:发电机、变压器、互感器、电抗器、消弧线圈等。电容元件C:线路对地电容、导线间电容、补偿用的并、串电容、高压设备的杂散电容等。他们的组合可以构成一系列的复杂的振荡电路，正常运行时由于负载的阻尼或大功率电源的存在，不会发生严重的振荡。但操作或事故时，某些振荡回路就有可能与外加电源发生谐振现象，导致系统中某些部分上出现过电压，这就是谐振过电压。谐振是指振荡回路中某一自由振荡频率等于外加强迫频率的

3、一种稳态或准稳态现象。在这种周期性或准周期性的运行状态中，发生谐振的谐波幅值会急剧上升。根据电感的特性把谐振分为：线性谐振、参数谐振、非线性（铁磁）谐振(一)线性谐振过电压电路中的电感L与电容C、电阻R一样，都是线性参数。限制这种过电流和过电压的方法是使回路脱离谐振状态或增加回路的损耗。在电力系统设计和运行时，应设法避开谐振条件以消除这种线性谐振过电压。(二)参数谐振过电压系统中某些元件的电感会发生周期性变化，如发电机转动时，其电感的大小随着转子位置的不同而周期性变化。当发电机带有电容性负载（例如一段空载线路）时

4、，如再存在不利的参数配合，就又可能引发参数谐振现象，有时将这种现象称为发电机的自励磁或自激过电压。(三)铁磁谐振过电压当电感元件带有铁心时。一般都会出现饱和现象，这时电感不再是常数．而是随着电流或磁通的变化而改变，在满足一定条件时，就会产生铁磁谐振现象，它具有一些不同于其他过电压的特点。铁磁谐振的谐振频率可能是电源频率的整数倍和分数倍，分别称为高频谐振和分频谐振，振荡频率等于或接近电源频率时产生的谐振过电压称为基波谐振过电压。下面以基波谐振为例，说明非线性谐振的基本特性：稳定工作点和谐振条件：下图为最简单的R,C

5、和铁心电感L的串联电路。在正常运行条件下，感抗大于容抗，即，此时不具备谐振条件。当铁心电感的电流增大或者磁通增大时会使铁心发生饱和现象，使电感下降，满足串联谐振条件，发生谐振，在电感和电容两端形成过电压，这就是铁磁谐振现象。串联铁磁谐振回路的特性曲线：与曲线相交于a1、a2、a3，但是不是都是稳定工作点？物理上判断是否是稳定工作点，用“小扰动”理论，即电源电压出现小的扰动后，工作点能否回到原来的工作点。实际工作点：满足电势平衡条件；满足稳定工作条件。不稳定点稳定点稳定点且为谐振点回路呈容性回路电流较大电感电容上出

6、现较高过电压谐振点但不是稳定工作点基波的铁磁谐振的特点：产生串联铁磁谐振的必要条件是：电感和电容的伏安特性必须相交，铁磁谐振可在较大范围内产生；对铁磁谐振电路，在同一电源电势作用下，回路可能有不只一种稳定工作状态；铁磁元件的非线性是产生铁磁谐振的根本原因，但其饱和特性本身又限制了过电压的幅值。此外，回路中的损耗会使过电压降低，当回路电阻值大到一定数值时，就不会出现强烈的的谐振现象。因此，基波铁磁谐振过电压必要条件限制和消除铁磁谐振过电压的措施：改善电磁式电压互感器的激磁特性或改用电容式电压互感器采用阻尼电阻增大对

7、地电容，从参数配合上避开谐振采用消弧线圈第9章、电力系统操作过电压电力系统中的电容、电感元件均为储能元件。当系统开关操作或故障使其工作状态发生变化时，各储能元件的能量重新分配发生振荡就产生了操作过电压。在设备上将会产生数倍于电源电压的过渡过程过电压。电力系统常见操作过电压种类一、切除空载线路过电压二、合空载线路过电压三、切除空载变压器过电压四、电弧接地过电压在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型：6～10kV，35～60kV：电弧接地过电压110～220kV：切空载变压器，切除空载线路过电压330～500kV

8、：合空载线路过电压切除空载线路是电力系统中常见的操作之一。产生过电压的原因是断路器分闸过程中的重燃现象。切除空载线路时引起的操作过电压幅值大、持续时间长。9.1切除空载线路过电压发展过程影响因素和限制过电压大小的措施切除空载过电压产生的物理过程：线路容抗远远大于感抗：稳定时，若假定：则：回路的自振角频率：1、断路器断开前，即t1时刻前，线路电压为u(t)，即电容电压uc(