高压技术课件(部分)2006[1].5.19
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第六章 高压技术.ppt1
与非晶态的高压晶化过程相反，在常温常压下，许多物 质可以出现压致非晶化现象，这是目前国际上十分关心的一 个新问题。至今已发现20Байду номын сангаас种物质由此现象。例如SiO2在 25～30GPa下，发生压致非晶化现象。
五、水热反应
一、水热反应的分类
“水热”这个词是地质学家和矿物学家广泛应用的术语。 作为火成岩母液的岩浆，在地低的高温下并不是矿物成分的 熔融，而是矿物成分溶解在处于高温高压下的水中的溶融物， 随着温度的下降，溶解度降低，高熔点的矿物以结晶析出， 最后全部凝结成火成岩。这个结晶过程，释放出一部分挥发 性物质，增加了地壳内部的蒸气压。 由于这些挥发性的物质对于矿物的结晶化和生长的作用， 因此称它们为矿化剂。其主要成分是水。 这种在高温高压下的水所参与的反应——水热反应。 水的作用：反应物、矿化剂、压力的传递介质、促进原 子（离子）再分配晶化等。
1970年，Hall报道了金刚石微粒的直接烧结体。在 8.3×109Pa,2240K下烧结3min，得到了密度3.48/cm3(理论密 度的99％）的白色半透明块体，压缩强度5.8×109Pa(约 580Kg/mm2)。 Katzman以金属钴为粘合剂，把20％体积的钴加到15um的金刚石粉体中，在6.25×109Pa,1843~1873K,20min的 条件下，得到了具有理论密度99％以上的强固烧结体。
（1）水热合成法制取沸石分子筛 沸石是一类具有选择性吸附性质的材料。如结晶的铝硅酸 盐微空晶体。 沸石最早是作为离子交换剂使用的（1756能前被发现）， 随着其优良的催化性能和分子筛的作用相继被发现，沸石分子 筛的合成得到迅速发展。 在实验室中短时间合成的沸石，同组成和结构类似的天然 沸石相比，各种性质上存在一定差距。原因是人工合成的分子 筛多数是非平衡条件下生成的。自然界根本不存在这种分子筛。
电工培训教材(高压类)页PPT文档
壳就可能带电。为防止触电事故，必须将电气设备外壳接地，称为保
如何正确使用接地电阻表
护接地。
b
．防雷接地
高大建筑物的避雷器接地，称为防雷接地。
c
．工作接地
电器设备因正常工作或排除故障需要，将电路中某一点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
接地
(
通常是中性点
)
，称为工作接地。
2
．
ZC
—
8
接地电阻表测量原理
测量接地电阻，我们通常采用接地电阻表直读法。
ZC
—
8
接地电阻表
由于重量轻、可靠耐用、携带方便，很适合现场测量。其测量原理简
述如下：当
ZC
—
8
发电机摇
如何正确使用接地电阻表
P ′与电流探针 C ′的线路，探针沿直线分开埋好，分别连接好 ZC — 8P 、 C 端至接地极 E ′、电位探针 P ′、电流探针 C ′的连线。
定计量器具，
1
．接地的几种方法
为了将电荷泄放入地，
需要在土壤中埋设金属导体
(
接地体
)
，
将电气设
备的某个部分用导线
(
接地线
)
与接地体相连，
高压电器技术原理PPT课件
对于断路器中的等离子体来说，希望具有： ⑴电导率的变化范围应尽可能大：
从良导体到完全绝缘体。若真能达到 电阻从零变到无限大，这就是“理想电 弧”。 ⑵电导率的变化速度应尽可能快：
电导率的变化速度反映在电弧热时间 常数的大小。
.
18
2 开关作用与现代高压断路器的理论基础
第一项特性取决于等离子体的介质材料，引 进新的电弧介质是技术进步的关键，例如SF6气体、 金属蒸汽的采用。
.
16
2 开关作用与现代高压断路器的理论基础
只有产生电弧，才能利用等离子体 的温度控制来实现导体－－绝缘体的迅 速变换，这个观点就是现代高压交流断 路器的理论基础。对断路器技术的发展 起了积极的作用。认为电弧是“利多弊 少”，而“研究电弧主要在于利用电 弧”。这是积极、进取和正确的态度。
.
17
2 开关作用与现代高压断路器的理论基础
（1）正常工作状态时的分合闸操作（控制用） （2）故障状态时的保护操作（保护用）
断路器－互感器－继电保护 负荷开关－熔断器保护 （3）设备的隔离 （4）检修时的接地保护.6Fra bibliotek1 前言
分类： （1）高压开关电器种类可分：断路器、隔
离开关、负荷开关、接触器、重合器、分 段器、接地开关和熔断器（参见各自定 义）。
.
8
2 开关作用与现代高压断路器的理论基础
2.1 开关作用 所谓开关作用是指：在具有一定
电位的导体电路的一部分上进行导 体与绝缘体的相互迅速变换。
.
9
2 开关作用与现代高压断路器的理论基础
从原理上讲，作为具有这种功能的电路元 件有：
1、可分触头 2、半导体（控制固体的电子的能级来改变电 导率） 3、超导（在低温超导领域的温度控制） 4、真空电子流（电位控制） 5、磁放大器（直流励磁控制）等
从良导体到完全绝缘体。若真能达到 电阻从零变到无限大，这就是“理想电 弧”。 ⑵电导率的变化速度应尽可能快：
电导率的变化速度反映在电弧热时间 常数的大小。
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2 开关作用与现代高压断路器的理论基础
第一项特性取决于等离子体的介质材料，引 进新的电弧介质是技术进步的关键，例如SF6气体、 金属蒸汽的采用。
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2 开关作用与现代高压断路器的理论基础
只有产生电弧，才能利用等离子体 的温度控制来实现导体－－绝缘体的迅 速变换，这个观点就是现代高压交流断 路器的理论基础。对断路器技术的发展 起了积极的作用。认为电弧是“利多弊 少”，而“研究电弧主要在于利用电 弧”。这是积极、进取和正确的态度。
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2 开关作用与现代高压断路器的理论基础
（1）正常工作状态时的分合闸操作（控制用） （2）故障状态时的保护操作（保护用）
断路器－互感器－继电保护 负荷开关－熔断器保护 （3）设备的隔离 （4）检修时的接地保护.6Fra bibliotek1 前言
分类： （1）高压开关电器种类可分：断路器、隔
离开关、负荷开关、接触器、重合器、分 段器、接地开关和熔断器（参见各自定 义）。
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2 开关作用与现代高压断路器的理论基础
2.1 开关作用 所谓开关作用是指：在具有一定
电位的导体电路的一部分上进行导 体与绝缘体的相互迅速变换。
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2 开关作用与现代高压断路器的理论基础
从原理上讲，作为具有这种功能的电路元 件有：
1、可分触头 2、半导体（控制固体的电子的能级来改变电 导率） 3、超导（在低温超导领域的温度控制） 4、真空电子流（电位控制） 5、磁放大器（直流励磁控制）等
《高压基础知识》课件
高压安全防护设备与措施包括绝缘手 套、绝缘靴、绝缘垫、绝缘杆等，用 于隔离和保护操作人员和设备。
在高压操作过程中，应正确使用安全 防护设备与措施，确保其性能良好， 符合国家和行业的安全标准。ຫໍສະໝຸດ 高压安全操作规程与注意事项
高压安全操作规程与注意事项 的执行和要点
高压安全操作规程规定了高压 设备的操作步骤、安全检查、 异常处理等方面的要求，是工 作人员进行高压操作的指南。
间接测量法
通过测量与高压相关的物 理量，如电流、电容、电 感等，再换算得到高压值 。
比较测量法
使用标准高压与被测高压 进行比较，从而确定被测 高压的大小。
高压测量与检测的设备与工具
01
02
03
04
高压表
用于直接测量高压的仪表，分 为指针式和数字式。
高压探头
用于将高压信号传输到测量设 备的传感器。
绝缘材料
《高压基础知识》ppt 课件
目录
• 高压的定义与特性 • 高压的产生与传输 • 高压的安全防护 • 高压的测量与检测 • 高压的故障排除与维护 • 高压的发展趋势与展望
01
高压的定义与特性
高压的定义
高压的定义
高压是指气体或液体在高于正常压力下的状态。在物理学中，压力是指垂直均 匀地作用在单位面积上的力，通常用单位帕斯卡（Pa）表示。
高压下的相变
随着压力的升高，物质会发生相变。相变是指物质从一种状 态转变为另一种状态的过程，如从固态到液态、液态到气态 等。在高压环境下，物质会在不同的温度和压力条件下发生 不同的相变。
高压的应用场景
高压科学研究
高压科学研究是研究物质在高压下的物理和化学性质的重要领域。通过实验和理论研究， 科学家可以深入了解物质的本质和变化规律，为新材料的发现和应用提供基础。
高电压技术第一章-PPT课件
第一章 电介质的极化、电导和损耗
夹层式极化:使夹层电介质分界面上出现电 荷积聚的过程。由于夹层极化中有吸收电 荷，故夹层极化相当于增大了整个电介质 的等值电容。 夹层式极化的特点：极化过程缓慢;是非弹 性的;只有在直流电压下或低频电压作用下 ，极化才能呈现出来，有能量损耗。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
第一章 电介质的极化、电导和损耗
第一章 电介质的 极化、 电导和损耗
• 要求
熟悉电介质在电场作用下的极化、电 导和损耗等物理现象，以及它们在工程上 的合理应用。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
知识点 ● 电介质的极化、电导和损耗的概念 ● 各类电介质的极化、电导和损耗的特 点 ● 相对介电常数εr ● 电介质的等值电路 ● 介质损失角正切tanδ ● 电介质极化、电导和损耗在工程上的 意义
定义：无外电场时对外不显电性。外电场 作用下由于电子发生相对位移而发生极 化。 特点：极化过程时间极短，约10-14～10-15 s ；极化是弹性的，无能量损耗；与电源 频率、温度无关。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
图1－2 离子式极化示意图
定义：发生于离子结构的电介质中。正常 对外不呈现极性，在外电场作用下正、 负离子偏移其平衡位置，使介质内正、 负离子的作用中心分离，介质对外呈现 极性。 特点：时间极短，约10-12～10-13s；极化是 弹性的，无能量损耗；极化程度与电源 频率无关，随温度升高而略有增加。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
相对介电常数εr
它是表征电介质在电场作用下极化程度 的物理量
εr的值由电介质的材料 决定，并且与温度、频 率等因素有关。
第一章 电介质的极化、电导和损耗
第一章 电介质的极化、电导和损耗
高电压技术高压试验PPT课件
时间常数：τ1和τ2 1.2/50μs的雷电波：τ1＞＞τ2
u2由两个指数分量相加构成 波前时间Tf由较小的时间常数τ2决定； 半峰值时间Tt由相对大得多的时间常数τ1决定Fra bibliotek 波头的形成：
放电电阻Rt→∞，球隙g0放电 后，电压u2上升。
Tf=3.24RfC1C2/（C1＋C2） 因C1＞＞C2，Tf≈3.24RfC2
波尾的形成：
电压u2到达峰值U2m后，电容C1 和C2一起经过电阻Rt放电。因 一般C1＞＞C2，放电快慢主要 决定于C1
Tt＝0.69Rt(C1＋C2)≈0.69RtC1
波前
波尾
C2上电压u2的波形
冲击电压发生器的基本原理
冲击电压发生器概念：冲击电压发生器由一组并联 的储能高压电容器，自直流高压源充电几十秒钟后， 通过铜球突然经电阻串联放电，在试品上形成陡峭 上升前沿的冲击电压波形。冲击波持续时间以微秒 计，电压峰值一般为几十kV至几MV
➢ 工频高电压-整流器-直流高压，倍压整流-直流 高压串级装置-更高直流电压。
(a) 经整流器V1向电容器C1充电，负半波则经V2向C2充电，最后C1和C2 上的电压均达到Um，在输出端得到2Um的直流高压。
(b) 负半波期间经V1向C1充电，而正半波期间电源与C1串联起来经V2向C2 充电，C2上也可得2Um的直流高压。
操作冲击高压试验
≥330kV电力设备的出厂试验应进行本 项试验。在电力系统现场进行各个电压等
级变压器的耐压试验时，可采用操作冲击 感应耐压方式来取代工频耐压试验。由于 利用被试变压器自身的电磁感应作用来升 高电压，所以冲击电源装置电压较低，装 备比较简单。而且试验本身不会在绝缘中 产生残留性损伤
冲击高压试验
u2由两个指数分量相加构成 波前时间Tf由较小的时间常数τ2决定； 半峰值时间Tt由相对大得多的时间常数τ1决定Fra bibliotek 波头的形成：
放电电阻Rt→∞，球隙g0放电 后，电压u2上升。
Tf=3.24RfC1C2/（C1＋C2） 因C1＞＞C2，Tf≈3.24RfC2
波尾的形成：
电压u2到达峰值U2m后，电容C1 和C2一起经过电阻Rt放电。因 一般C1＞＞C2，放电快慢主要 决定于C1
Tt＝0.69Rt(C1＋C2)≈0.69RtC1
波前
波尾
C2上电压u2的波形
冲击电压发生器的基本原理
冲击电压发生器概念：冲击电压发生器由一组并联 的储能高压电容器，自直流高压源充电几十秒钟后， 通过铜球突然经电阻串联放电，在试品上形成陡峭 上升前沿的冲击电压波形。冲击波持续时间以微秒 计，电压峰值一般为几十kV至几MV
➢ 工频高电压-整流器-直流高压，倍压整流-直流 高压串级装置-更高直流电压。
(a) 经整流器V1向电容器C1充电，负半波则经V2向C2充电，最后C1和C2 上的电压均达到Um，在输出端得到2Um的直流高压。
(b) 负半波期间经V1向C1充电，而正半波期间电源与C1串联起来经V2向C2 充电，C2上也可得2Um的直流高压。
操作冲击高压试验
≥330kV电力设备的出厂试验应进行本 项试验。在电力系统现场进行各个电压等
级变压器的耐压试验时，可采用操作冲击 感应耐压方式来取代工频耐压试验。由于 利用被试变压器自身的电磁感应作用来升 高电压，所以冲击电源装置电压较低，装 备比较简单。而且试验本身不会在绝缘中 产生残留性损伤
冲击高压试验
《高电压技术一》PPT课件
2、在电场的作用下，电介质中出现的电气现象： 弱电场——电场强度比击穿场强小得多 如：极化、电导、介质损耗等。 强电场——电场强度等于或大于放电起始场 强或击穿场强： 如：放电、闪络、击穿等。
强电场下的放电、闪络、击穿等电气现象是 我们本篇所要研究的主要内容。
3、几个基本概念
击穿：在电场的作用下，电介质由绝缘状态突变为 良导电状态的过程。 放电：特指气体绝缘的击穿过程。
电气设备中常用的气体介质 ： 空气、压缩的高电气强度气体（如SF6） 纯净的、中性状态的气体是不导电的，只有气体中出现
了带电粒子（电子、正离子、负离子）后，才可能导电， 并在电场作用下发展成各种形式的气体放电现象。
辉光放 火花放电（雷闪）
电
大气压力下。
气压较低， 电源功率较小时， 电源功率很小时， 间隙间歇性击穿， 放电充满整个间隙。 放电通道细而明亮。
称为气体的电气强度，通常称之为平均击穿场强。
击穿场强是表征气体间隙绝缘性能的重要参数。
1、电介质的分类
按物质形态分：
➢气体电介质 ➢液体电介质 ➢固体电介质 其中气体最常见。气体介质同其它介质相比，具有在 击穿后完全的绝缘自恢复特性，故应用十分广泛。
按在电气设备中所处位置分：
外绝缘： 一般由气体介质（空气）和固体介质（绝缘子 ）联合构成。 内绝缘： 一般由固体介质和液体介质联合构成。
ห้องสมุดไป่ตู้
第一节 带电粒子的产生和消失
(2)电离的四种形式
• 电子要脱离原子核的束缚成为自由电子,则必须给予其能量。能量来源的不同 带电粒子产生的方式就不同。
• 因此，根据电子获得能量方式的不同，带电粒子产生的方式可分为以下几种 。
第一节 带电粒子的产生和消失
高电压技术第一章课件.ppt
• 这些电离强度和发 展速度远大于初始
电子崩的二次电子
崩不断汇入初崩通
道的过程称为流注。
流注条件
• 流注的特点是电离强度很大和传播速度很快， 出现流注后，放电便获得独立继续发展的能 力，而不再依赖外界电离因子的作用，可见 这时出现流注的条件也就是自持放电的条件。
• 流注时初崩头部的空间电荷必须达到某一个临界 值。对均匀电场来说，自持放电条件为：
n
n0
e
dx
0
n n0ed
• 途中新增加的电子数或正离子数应为：
n na n0 n0 (ed 1)
• 将等号两侧乘以电子的电荷qe ，即得 电流关系式：：
I I0ed I0 n0qe
一旦除去外界电离因子?
(三)自持放电与非自持放电
在I-U曲线的BC段 一旦去除外电离因素，
气隙中电流将消失。 外施电压小于U0时 的放电是 非自持放 电。
• 复合可能发生在电子和正离子之间，称 为电子复合，其结果是产生一个中性分 子；
• 复合也可能发生在正离子和负离子之间， 称为离子复合，其结果是产生两个中性 分子。
气体放电的基本理论
• 汤逊理论 • 流注理论 • 巴申定律
一 汤逊气体放电理论
1. 电子崩
• 电子崩的形成过程 • 碰撞电离和电子崩引起的电流 • 碰撞电离系数
一、带电粒子在气体中的运动
（一）自由行程长度
气体中存在电场时， 粒子进行 热运动和 沿电场定向运动
• 各种粒子在气体中运动时 不断地互相碰撞，任一粒 子在1cm的行程中所遭遇 的碰撞次数与气体分子的 半径和密度有关。
• 单位行程中的碰撞次数Z 的倒数λ
–即为该粒子的平均自由行 程长度。
二、带电粒子的产生
电子崩的二次电子
崩不断汇入初崩通
道的过程称为流注。
流注条件
• 流注的特点是电离强度很大和传播速度很快， 出现流注后，放电便获得独立继续发展的能 力，而不再依赖外界电离因子的作用，可见 这时出现流注的条件也就是自持放电的条件。
• 流注时初崩头部的空间电荷必须达到某一个临界 值。对均匀电场来说，自持放电条件为：
n
n0
e
dx
0
n n0ed
• 途中新增加的电子数或正离子数应为：
n na n0 n0 (ed 1)
• 将等号两侧乘以电子的电荷qe ，即得 电流关系式：：
I I0ed I0 n0qe
一旦除去外界电离因子?
(三)自持放电与非自持放电
在I-U曲线的BC段 一旦去除外电离因素，
气隙中电流将消失。 外施电压小于U0时 的放电是 非自持放 电。
• 复合可能发生在电子和正离子之间，称 为电子复合，其结果是产生一个中性分 子；
• 复合也可能发生在正离子和负离子之间， 称为离子复合，其结果是产生两个中性 分子。
气体放电的基本理论
• 汤逊理论 • 流注理论 • 巴申定律
一 汤逊气体放电理论
1. 电子崩
• 电子崩的形成过程 • 碰撞电离和电子崩引起的电流 • 碰撞电离系数
一、带电粒子在气体中的运动
（一）自由行程长度
气体中存在电场时， 粒子进行 热运动和 沿电场定向运动
• 各种粒子在气体中运动时 不断地互相碰撞，任一粒 子在1cm的行程中所遭遇 的碰撞次数与气体分子的 半径和密度有关。
• 单位行程中的碰撞次数Z 的倒数λ
–即为该粒子的平均自由行 程长度。
二、带电粒子的产生
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K (1) = ( 1.5 X 0 / X 1 3 )+ 2 + X 0 / X1 4
式中: K (1) —接地系数 零序电抗 X 0 的大小与系统中性点接地方式有关 (1)对于3～10KV系统(中性点绝缘系统): X 0 由线路容抗决定,为负值. (1) 则 K 的值比 3 稍大.即:健全相上电压为1.1倍线电压 选110%避雷器:如10KV避雷器的灭弧电压为 1.1 × 1.15U N = 12.65KV ≈ 12.7 KV (220KV及以下系统的最高工作电压按1.15Un确定 ) 即选FZ—10/12.7的避雷器 (2)对于35 ～60KV中性点经消弧线圈接地系统 X 0 为正值,健全相上电压接近线电压 K (1) ≈ 3 选100%避雷器:如35KV避雷器的灭弧电压为 1.0X1.15Un =1.15X35=40.25KV 即选FZ—35/41避雷器
二,谐振过电压的特点
谐振过电压是一种稳态现象,存在的时间较长,对电气设备绝缘的危害大.
三,谐振的类型
由于系统中的电阻电容元件可以认为是线性的,而电感则可能是线性的,非线性的或作周期 性变化的,按电感的类型不同,谐振分为 1,线性谐振 2,参数谐振 3,铁磁谐振
四,线性谐振过电压
1,L和C为常数 2,交流电源的频率等于自振频率,ω=ω.,则感抗等于容抗(XL=XC),电路阻抗达 到最小,电流很大,在L和C上出现过电压.
五,切除空载变压器过电压
1,产生过电压的原因:开关断开小空载电流的"截流"现象造成的. "截流"是指电流在非自然过零时被强行切断,此时变压器线圈中的磁场能量, 将转化为变压器对地电容中的电场能量,从而在变压器绕组上产生过电压.
2, 过电压的大小及特点 (1)
U m = i0
L = i0 Z T C
6.2 输变电设备绝缘水平的确定
一,220KV及以下输变电设备绝缘水平的确定
1,基本冲击绝缘水平(BIL)的确定 基本冲击绝缘水平:指设备绝缘耐受雷电冲击电压的水平,此水平是根据避雷器在大气 过电压下的残压决定. (1)电气设备内绝缘的冲击绝缘水平 采用1.5/50s全波冲击电压检验 BIL = 1.1(1.1U b.5 + 15) KV 即 式中 Ub.5—阀型避雷器5KA放电时的残压 (2)设备外绝缘的冲击电压水平 全波试验电压:
3,影响过电压的因素
合闸相位;残余电荷;断路器合闸的不同期;回路损耗;电容效应
4,限制过电压的措施
(1)限制工频电压升高 (2)断路器触头并电阻 (3)消除线路上的残余电荷 (4)装设避雷器
5.2 电力系统操作过电压(续)
四,切除空载线路过电压
1,产生的原因:断路器电弧重燃造成的,特别是油断路器在切断空载小电流时,会发生电弧重 燃现象. 2,讨论断路器触头两端的恢复电压UAB
5.3 电力系统谐振过电压(续)
五,参数谐振过电压
系统中某些元件的电感在外界因素影响下发生周期性变化,如发电机的同步电抗在发 电机接有容性负载时,参数配合不当,则可能发生参数谐振现象.导致发电机机端产 生自激磁过电压.由于电感的饱和,电感量减小,回路将自动脱离谐振条件,从而限 制了这种自激过电压,所以此类过电压一般很少发生.
5.2 电力系统操作过电压(续)
三,空载线路合闸过电压
1,计划合闸(正常合闸) 电源对电容充电的过程是无阻尼的(忽略R) 线路上的电压
U C = E (1 Cosω0t )
E——合闸时电源电势瞬时值,是一个随机量, 取决于合闸时刻.最严重时刻t =0 时 , E=Em 当 t= π
ω0
UW 1.5 / 50 =
1.1U b + 1 KV 0.84
0.84—海拔1000m及以下地区的空气密度及湿度校正系数
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图5—13切除空载变压器的量小.
5.3 电力系统谐振过电压
一,产生谐振过电压的原因
由于系统中存在着大量的电容电感元件,在系统进行操作或发生故障时,这些电容电感元件 可能形成各种不同自振频率的振荡回路,在外电源的作用下发生谐振现象,造成某些元件上 出现谐振过电压.
6.1 电力系统的绝缘配合 6.2 输变电设备绝缘水平的确定 6.3 输电线路绝缘水平的确定
6.1 电力系统的绝缘配合
一,绝缘配合的概念
1,绝缘水平:指电气设备的绝缘可以承受的试验电压值,在此值下设备不发生火花放电闪络或 击穿. 2,绝缘配合:是指合理地确定系统中各个设备的绝缘水平. 3,确定设备的绝缘水平时应考虑的四个因素: (1)作用于电气设备的工作电压,过电压 (2)保护装置的性能 (3)设备绝缘承受各种电压的能力 (4)系统中性点接地方式
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5.2 电力系统操作过电压
一,操作过电压的产生及类型
1,产生:系统中对断路器的操作而带来的过电压. 其过电压倍数K的大小和持续时间与电网的结构,断路器的性能,系统的接线方式及运行操作 方式有关.K一般为3～4 2,类型: (1)空载线路合闸过电压 (2)切除空载线路过电压 (3)切除空载变压器过电压 (4)中性点不接地系统中弧光过电压
ZT——变压器特性阻抗,可达几万欧. i0 一般只有几安到几十安, 则 Um可达上百万伏 ZT=50k 则Um=20×50=1000KV 举例:i0=20A (2)特点: 此过电压由于变压器电感中贮存的能量不大,过电压属于短暂的高频振荡波,对 绝缘的影响与雷电波相似,可以用阀型避雷器来保护.
5.1 电力系统工频过电压(续)
(3)110 ～220KV为中性点直接接地系统 一般 X 0 / X1 ≤ 3 健全相上电压不大于1.4倍相电压.约80%线电压. (4)330KV及以上超高压系统 系统中全部变压器中性点接地,健全相电压升高为0.75倍线电压以下. 考虑电容效应: 线路首端选80%避雷器,末端选90%避雷器
5.1 电力系统工频过电压(续)
二,电力系统工频过电压
1,工频过电压的产生:系统正常运行或故障时产生. 如: (1)空载长线路末端电压的升高 (2)发生单相接地故障时,非故障相电压的升高. (3)甩负荷引起的工频电压升高 2,特点: (1)过电压倍数不大,对正常绝缘的电气设备一般没有危险 (2)在超高压输电中成为确定系统绝缘水平的重要因素. a,工频电压升高将直接影响操作过电压的幅值. b,工频电压升高是决定保护电器(避雷器)工作条件的重要因素. (3)工频电压升高持续时间长,对设备的绝缘不利.
5.1 电力系统工频过电压(续)
3,形式: (1)空载长线路末端电压升高 (2)不对称短路引起的工频电压升高 (3)甩负荷引起的工频电压升高
三,空载长线路电容效应引起的电压升高
1,输电线路的等值电路: 2,首端与末端电压之比为: 对于无穷大容量的系统,可以证明:
K 20 = U2 1 = >1 U Cos (α l )
5.2 电力系统操作过电压(续)
4,影响过电压的主要因素
(1)断路器的性能 (2)电网中性点的运行方式 (3)接线方式的影响 (4)线路侧电磁式电压互感器 4
5,过电压的限制措施
选用灭弧能力强的快速断路器 采用带并联电阻的断路器
图5一11切空载线路过电压的发展过程 11切空载线路过电压的发展过程 t1一第一次断弧;t2一第一次重燃;t3一第二次断弧; t1一第一次断弧;t2一第一次重燃;t3一第二次断弧; t4一第二次重燃;t5一第三次断弧 t4一第二次重燃;t5一第三次断弧
五,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 此种过电压的计算较复杂,在此只引出一些结论性概念 运行经验表明: 220KV及以下电网一般不需要采取特殊措施限制; 220KV及以上需要采取限制措施.
六,工频电压升高的限制措施
1,利用并联电抗器补偿空载线路的电容效应. 2,利用静止补偿器调节系统无功,控制系统电压. 3,采用降低输电线路零序阻抗的方法
线路的等值电路图
式中:α—相位常数, α=0.06°/KM l —线路长度 即 U 2 > U 1 说明线路末端电压高于首端电压,线路越长,末端电压越高, 这种现象是由于电容性充电电流造成的,称为电容效应.
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5.1 电力系统工频过电压(续)
3,系统电源容量对电容效应的影响
沿线路的工频电压按余弦规律分布 K20 =U2 / E = COS φ/ COS (αl+ φ) Φ= arctg X s / Z 式中 :X s — 系统电源的等值阻抗 Z — 导线的波阻抗 可见, 电源容量越小,电抗越大,工频电压升高越严重,即电源电 抗 的存在相当于使线路变长了. 举例说明:
二,绝缘水平的确定
1,220KV及以下系统,绝缘水平主要由大气过电压决定 2,330KV及以上超高压系统,在绝缘配合中,操作过电压起主导作用 3,污秽严重地方的电网处绝缘水平主要由系统最大运行电压决定 三,绝缘配合的方法: 惯用法,统计法,简化统计法.我国主要采用惯用法 惯用法:首先确定设备上可能出现的最大过电压Umax,再乘以安全系数K,使之等于设备绝缘 的最小耐受水平UW. U W = K U max 即 国际电工委员会规定:K一般取1.25～1.4. 返回首页
5.1 电力系统工频过电压(续)
四,不对称短路引起的工频电压升高 1,系统发生单相或两相接地故障时,非故障相(健全相)上工频电压将升高(阀式避雷器的灭弧电 压是以此升高值决定) 2,分析单相接地( 以A相接地为例): 利用对称分量法可以求出:(推导从略)
U B = U C = K (1)U AO
U C = 2 Em
实际上线路有电阻损耗和过电压产生的电晕损耗,振荡是衰减的
图5—6合空载线路时的等值电路 (a)等值电路;(b)简化后的等值计算电路
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5.2 电力系统操作过电压(续)
2,自动重合闸
线路出现故障时保护跳闸后,经自动重合闸装置进行合闸操作. 此时线路上存在残余电压,产生的过电压比计划合闸更严重. 考虑最严重的情况:假设合闸时电源电压为+Em,残余电压为-Em 则振荡过程中电容上的最大电压为: =Em+[Em -(-Em)=3Em Uc = 稳态值+(稳态值-起始值)
式中: K (1) —接地系数 零序电抗 X 0 的大小与系统中性点接地方式有关 (1)对于3～10KV系统(中性点绝缘系统): X 0 由线路容抗决定,为负值. (1) 则 K 的值比 3 稍大.即:健全相上电压为1.1倍线电压 选110%避雷器:如10KV避雷器的灭弧电压为 1.1 × 1.15U N = 12.65KV ≈ 12.7 KV (220KV及以下系统的最高工作电压按1.15Un确定 ) 即选FZ—10/12.7的避雷器 (2)对于35 ～60KV中性点经消弧线圈接地系统 X 0 为正值,健全相上电压接近线电压 K (1) ≈ 3 选100%避雷器:如35KV避雷器的灭弧电压为 1.0X1.15Un =1.15X35=40.25KV 即选FZ—35/41避雷器
二,谐振过电压的特点
谐振过电压是一种稳态现象,存在的时间较长,对电气设备绝缘的危害大.
三,谐振的类型
由于系统中的电阻电容元件可以认为是线性的,而电感则可能是线性的,非线性的或作周期 性变化的,按电感的类型不同,谐振分为 1,线性谐振 2,参数谐振 3,铁磁谐振
四,线性谐振过电压
1,L和C为常数 2,交流电源的频率等于自振频率,ω=ω.,则感抗等于容抗(XL=XC),电路阻抗达 到最小,电流很大,在L和C上出现过电压.
五,切除空载变压器过电压
1,产生过电压的原因:开关断开小空载电流的"截流"现象造成的. "截流"是指电流在非自然过零时被强行切断,此时变压器线圈中的磁场能量, 将转化为变压器对地电容中的电场能量,从而在变压器绕组上产生过电压.
2, 过电压的大小及特点 (1)
U m = i0
L = i0 Z T C
6.2 输变电设备绝缘水平的确定
一,220KV及以下输变电设备绝缘水平的确定
1,基本冲击绝缘水平(BIL)的确定 基本冲击绝缘水平:指设备绝缘耐受雷电冲击电压的水平,此水平是根据避雷器在大气 过电压下的残压决定. (1)电气设备内绝缘的冲击绝缘水平 采用1.5/50s全波冲击电压检验 BIL = 1.1(1.1U b.5 + 15) KV 即 式中 Ub.5—阀型避雷器5KA放电时的残压 (2)设备外绝缘的冲击电压水平 全波试验电压:
3,影响过电压的因素
合闸相位;残余电荷;断路器合闸的不同期;回路损耗;电容效应
4,限制过电压的措施
(1)限制工频电压升高 (2)断路器触头并电阻 (3)消除线路上的残余电荷 (4)装设避雷器
5.2 电力系统操作过电压(续)
四,切除空载线路过电压
1,产生的原因:断路器电弧重燃造成的,特别是油断路器在切断空载小电流时,会发生电弧重 燃现象. 2,讨论断路器触头两端的恢复电压UAB
5.3 电力系统谐振过电压(续)
五,参数谐振过电压
系统中某些元件的电感在外界因素影响下发生周期性变化,如发电机的同步电抗在发 电机接有容性负载时,参数配合不当,则可能发生参数谐振现象.导致发电机机端产 生自激磁过电压.由于电感的饱和,电感量减小,回路将自动脱离谐振条件,从而限 制了这种自激过电压,所以此类过电压一般很少发生.
5.2 电力系统操作过电压(续)
三,空载线路合闸过电压
1,计划合闸(正常合闸) 电源对电容充电的过程是无阻尼的(忽略R) 线路上的电压
U C = E (1 Cosω0t )
E——合闸时电源电势瞬时值,是一个随机量, 取决于合闸时刻.最严重时刻t =0 时 , E=Em 当 t= π
ω0
UW 1.5 / 50 =
1.1U b + 1 KV 0.84
0.84—海拔1000m及以下地区的空气密度及湿度校正系数
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图5—13切除空载变压器的量小.
5.3 电力系统谐振过电压
一,产生谐振过电压的原因
由于系统中存在着大量的电容电感元件,在系统进行操作或发生故障时,这些电容电感元件 可能形成各种不同自振频率的振荡回路,在外电源的作用下发生谐振现象,造成某些元件上 出现谐振过电压.
6.1 电力系统的绝缘配合 6.2 输变电设备绝缘水平的确定 6.3 输电线路绝缘水平的确定
6.1 电力系统的绝缘配合
一,绝缘配合的概念
1,绝缘水平:指电气设备的绝缘可以承受的试验电压值,在此值下设备不发生火花放电闪络或 击穿. 2,绝缘配合:是指合理地确定系统中各个设备的绝缘水平. 3,确定设备的绝缘水平时应考虑的四个因素: (1)作用于电气设备的工作电压,过电压 (2)保护装置的性能 (3)设备绝缘承受各种电压的能力 (4)系统中性点接地方式
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5.2 电力系统操作过电压
一,操作过电压的产生及类型
1,产生:系统中对断路器的操作而带来的过电压. 其过电压倍数K的大小和持续时间与电网的结构,断路器的性能,系统的接线方式及运行操作 方式有关.K一般为3～4 2,类型: (1)空载线路合闸过电压 (2)切除空载线路过电压 (3)切除空载变压器过电压 (4)中性点不接地系统中弧光过电压
ZT——变压器特性阻抗,可达几万欧. i0 一般只有几安到几十安, 则 Um可达上百万伏 ZT=50k 则Um=20×50=1000KV 举例:i0=20A (2)特点: 此过电压由于变压器电感中贮存的能量不大,过电压属于短暂的高频振荡波,对 绝缘的影响与雷电波相似,可以用阀型避雷器来保护.
5.1 电力系统工频过电压(续)
(3)110 ～220KV为中性点直接接地系统 一般 X 0 / X1 ≤ 3 健全相上电压不大于1.4倍相电压.约80%线电压. (4)330KV及以上超高压系统 系统中全部变压器中性点接地,健全相电压升高为0.75倍线电压以下. 考虑电容效应: 线路首端选80%避雷器,末端选90%避雷器
5.1 电力系统工频过电压(续)
二,电力系统工频过电压
1,工频过电压的产生:系统正常运行或故障时产生. 如: (1)空载长线路末端电压的升高 (2)发生单相接地故障时,非故障相电压的升高. (3)甩负荷引起的工频电压升高 2,特点: (1)过电压倍数不大,对正常绝缘的电气设备一般没有危险 (2)在超高压输电中成为确定系统绝缘水平的重要因素. a,工频电压升高将直接影响操作过电压的幅值. b,工频电压升高是决定保护电器(避雷器)工作条件的重要因素. (3)工频电压升高持续时间长,对设备的绝缘不利.
5.1 电力系统工频过电压(续)
3,形式: (1)空载长线路末端电压升高 (2)不对称短路引起的工频电压升高 (3)甩负荷引起的工频电压升高
三,空载长线路电容效应引起的电压升高
1,输电线路的等值电路: 2,首端与末端电压之比为: 对于无穷大容量的系统,可以证明:
K 20 = U2 1 = >1 U Cos (α l )
5.2 电力系统操作过电压(续)
4,影响过电压的主要因素
(1)断路器的性能 (2)电网中性点的运行方式 (3)接线方式的影响 (4)线路侧电磁式电压互感器 4
5,过电压的限制措施
选用灭弧能力强的快速断路器 采用带并联电阻的断路器
图5一11切空载线路过电压的发展过程 11切空载线路过电压的发展过程 t1一第一次断弧;t2一第一次重燃;t3一第二次断弧; t1一第一次断弧;t2一第一次重燃;t3一第二次断弧; t4一第二次重燃;t5一第三次断弧 t4一第二次重燃;t5一第三次断弧
五,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 此种过电压的计算较复杂,在此只引出一些结论性概念 运行经验表明: 220KV及以下电网一般不需要采取特殊措施限制; 220KV及以上需要采取限制措施.
六,工频电压升高的限制措施
1,利用并联电抗器补偿空载线路的电容效应. 2,利用静止补偿器调节系统无功,控制系统电压. 3,采用降低输电线路零序阻抗的方法
线路的等值电路图
式中:α—相位常数, α=0.06°/KM l —线路长度 即 U 2 > U 1 说明线路末端电压高于首端电压,线路越长,末端电压越高, 这种现象是由于电容性充电电流造成的,称为电容效应.
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5.1 电力系统工频过电压(续)
3,系统电源容量对电容效应的影响
沿线路的工频电压按余弦规律分布 K20 =U2 / E = COS φ/ COS (αl+ φ) Φ= arctg X s / Z 式中 :X s — 系统电源的等值阻抗 Z — 导线的波阻抗 可见, 电源容量越小,电抗越大,工频电压升高越严重,即电源电 抗 的存在相当于使线路变长了. 举例说明:
二,绝缘水平的确定
1,220KV及以下系统,绝缘水平主要由大气过电压决定 2,330KV及以上超高压系统,在绝缘配合中,操作过电压起主导作用 3,污秽严重地方的电网处绝缘水平主要由系统最大运行电压决定 三,绝缘配合的方法: 惯用法,统计法,简化统计法.我国主要采用惯用法 惯用法:首先确定设备上可能出现的最大过电压Umax,再乘以安全系数K,使之等于设备绝缘 的最小耐受水平UW. U W = K U max 即 国际电工委员会规定:K一般取1.25～1.4. 返回首页
5.1 电力系统工频过电压(续)
四,不对称短路引起的工频电压升高 1,系统发生单相或两相接地故障时,非故障相(健全相)上工频电压将升高(阀式避雷器的灭弧电 压是以此升高值决定) 2,分析单相接地( 以A相接地为例): 利用对称分量法可以求出:(推导从略)
U B = U C = K (1)U AO
U C = 2 Em
实际上线路有电阻损耗和过电压产生的电晕损耗,振荡是衰减的
图5—6合空载线路时的等值电路 (a)等值电路;(b)简化后的等值计算电路
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5.2 电力系统操作过电压(续)
2,自动重合闸
线路出现故障时保护跳闸后,经自动重合闸装置进行合闸操作. 此时线路上存在残余电压,产生的过电压比计划合闸更严重. 考虑最严重的情况:假设合闸时电源电压为+Em,残余电压为-Em 则振荡过程中电容上的最大电压为: =Em+[Em -(-Em)=3Em Uc = 稳态值+(稳态值-起始值)