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什么是过电压?过电压类别有哪些?电力系统过电压分类
2019-04-19 13 字号

过电压这块在系统设计中比较重要,特别是500kV电压等级以上设计,但是由于专业性比较强,对其理解也是基于参与工程的过电压专题以及EMTP过电压计算的一个课题,对这块也做一个总结。

  一、何谓过电压

  所谓过电压,是指电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高,属于电力系统中的一种电磁扰动现象。电工设备的绝缘长期耐受着工作电压,同时还必须能够承受一定幅度的过电压,这样才能保证电力系统安全可靠地运行。研究各种过电压的起因,预测其幅值,并采取措施加以限制,是确定电力系统绝缘配合的前提,对于电工设备制造和电力系统运行都具有重要意义。

  过电压分两类,外过电压和内过电压。外过电压又称雷电过电压、大气过电压。由大气中的雷云对地面放电而引起的。内过电压是电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压,分为工频过电压、操作过电压和谐振过电压。个人涉及的一般都是内过电压分析,外过电压也会尝试稍作总结。

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  二、工频过电压

  工频过电压指系统中由线路空载、不对称接地故障和甩负荷引起的的频率等于工频(50Hz)或接近工频的过电压。

  主要是三类原因:1.空载长线路的电容效应;2.不对称短路引起的非故障相电压升高;3.甩负荷引起的工频电压升高。其中1和3经常结合在一起造成过电压。

  实际计算过程中,与线路长短、短路容量、有无并联电抗器、故障前负荷都有关系。

  为何讨论工频过电压?

  直接影响操作过电压的幅值

  持续时间长的工频电压升高仍可能危及设备的安全运行(油纸绝缘局放、绝缘子污闪、电晕等)

  在超高压系统中,为降低电气设备绝缘水平,不但要对工频电压升高的数值予以限制,对持续时间也给予规定(母线侧1.3pu,线路侧1.4pu,时间一般为1min)

  决定避雷器额定电压(灭弧电压)的重要依据(3、6、l0kV系统工频电压升高可达系统最高运行线电压的1.1倍,称为110%避雷器;35~60kV系统为100%避雷器;110、220kV系统为80%避雷器;330kV及以上系统,分为电站型避雷器(即80%避雷器)及线路型避雷器(即90%避雷器)两种)

  工频过电压的幅值、持续时间与出现的机率对设备的影响及避雷器的选用应该说是非常重要的,但是现在广泛采用了不带间隙的氧化锌避雷器,由于有一定热容级,选择其额定电压时,工频过电压只是条件之一,不仅决定于工频过电压的幅值、而且决定于其持续时间,但由于我国这块持续时间与几率比较低(单相重合闸,一般不超过0.5S-1S),所以工频过电压可能已不是选择氧化锌避雷器额定电压的关健条件。所以目前工频过电压的标准主要决定于设备承受能力,断路器切空载线路的性能等。

  降低工频过电压的措施:

  1)单机带长线,特别是单机容量相对较小时是造成工频过电压过高的最不利电网条件。一般工程中遇到这种情况会重点校核,并尽量避免这种情况。

  2)经常保持发电机自动电压调节器投入运行,特别是采用快速励磁。

  3)采用单相重合闸并确保继电保护及其选相性能的正确性(这块细化分析故障的话就比较费篇幅,就不展开)

  4)装设高抗

  5)采用良导体线(铝合金线、钢芯铝线、铝包钢线)作为架空地线,与钢铰线比,线路零序阻抗减少,从而可以降低工频过电压3%-8%。

  三、谐振过电压

  谐振过电压是电力系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的过电压。产生都与电网的运行状态、参数或与带铁心设备的磁回路有关。

  超高压线路的平行谐振过电压。超高压线路一般装设了并联电抗器后,就要考虑平行谐振可能产生的过电压问题。所谓平行谐振,是指带电的线路部分通过空间电容耦合,对不带电的对地连接有电感(并联电抗器或变压器)的空线部分构成谐振的条件,而在空线上产生过电压。

  这也适用于单回线非全相情况(单相故障时可能出现非全相谐振过电压),而这种情况通常在工程设计中关注较多,一般我国500kV装设并联电抗器的线路都使用单相重合闸,然后在并联电抗器中性点加装小电抗(另一作用是防止潜供电流),当然这需要校核高抗中性点侧的绝缘水平。


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