电力系统过电压的产生及限制措施(1)

电力系统正常运行时,电气设备的绝缘处于电源额定电压下,当雷击、操作、故障、或参数配置等原因使系统中某部分电压升高大大超过正常运行的数值此称过电压。

过电压分为大气过电压和内部过电压,其中大气过电压又分直击雷过电压、感应雷击过电压和侵入雷电波过电压,特点是持续时间短暂,冲击性强,与雷电活动强度有直接关系,与设备电压等级无关。220KV以下系统的绝缘水平由防止大气过电压决定。内部过电压是由于拉、合闸操作、接地或断线事故及其他原因引起电力系统状态发生突然变化产生对系统有威胁的过电压。究其原因是系统内部电磁能的振荡和集聚引起的故称内部过电压。内部过电压可分为操作过电压和暂态过电压(含谐振过电压、工频过电压)。

操作过电压是系统操作和故障时出现,特点是具有随机性,在最不利的情况下过电压倍数较高,330KV及以上超高压系统的绝缘水平取决于操作过电压。操作过电压具有幅值高、高频振荡、衰减快的特点。其产生原因:

1.切除空载线路时过电压的根源是电弧重燃及线路上的残余电压。

2.空载线路的合闸过电压是由于在合闸瞬间的暂态过程中,回路发生高频振荡造成的。

3.在中性点不接地的电网中发生单相金属接地将引起正常相的电压升高到线电压。如果单相通过间歇燃烧的电弧接地,在系统正常相合故障相都会产生过电压(称电弧接地过电压),其实质是高频振荡的过程。

4.切除空载变压器引起的过电压。原因是当变压器空载电流突变时变压器绕组的磁场能量全转化为电场能量对变压器等值电容充电,导致过电压。

同样,在切除感性负载可能在电容器和断路器上出现过电压。限制操作过电压的措施有:

1.选用灭弧能力强的高压断路器。

2.提高断路器动作的同期性。

3.断路器断口加装并联电阻。

4.采用性能较好的避雷器。

5.电网中性点接地运行。

谐振过电压是电力网中的电容元件和电感元件参数的不利组合,由谐振产生,特点是过电压倍数高、持续时间长。其产生原因是:

1.线性谐振过电压。谐振回路由不带铁芯的电感元件如输电线路的电感、变压器的漏感或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件如消弧线圈和系统中电容元件组成。