第六节 工频电压升高

当A相接地时，B、C两健全相上电压的模值为：
U B = U C = KU A0
( K = 3 X X
0 1
)
2
+ (
0 1
X X
0 1
) + 1
X X
+ 2
K为接地系数,它表示单相接地故障时健全相 为接地系数, 的最高对地工频电压有效值与无故障时对地电压 有效值之比. 有效值之比
按电网中性点接地方式分析健全相电压升高的程度： 对中性点不接地（绝缘）的电网 对中性点不接地（绝缘）的电网:X0取决于 取决于 线路的容抗，故为负值。 线路的容抗，故为负值。单相接地时健全相上的 工频电压升高约定为额定（ 电压Un的 倍 工频电压升高约定为额定（线）电压 的1.1倍， 避雷器的灭弧电压按110%Un选择，可称为 选择， 避雷器的灭弧电压按 选择 “110%避雷器”。 避雷器” 避雷器 对中性点经消弧线圈接地的35～ 电网， 对中性点经消弧线圈接地的 ～60kV电网， 电网 在过补偿状态下运行时， 为很大的正值 为很大的正值， 在过补偿状态下运行时，X0为很大的正值，单 相接地时健全相上电压接近等于额定电压Un， 相接地时健全相上电压接近等于额定电压 ， 故采用“ 避雷器” 故采用“100%避雷器”。 避雷器
•
另一方面，从机械过程来看， 另一方面，从机械过程来看，发电机突然甩掉 一部分负荷后，因原动机的调速器有一定惯性， 一部分负荷后，因原动机的调速器有一定惯性， 在短时间内输入原动机的功率来不及减少， 在短时间内输入原动机的功率来不及减少，将使 发电机转速增大、电源频率上升， 发电机转速增大、电源频率上升，不但发电机的 电势随转速的增大而升高， 电势随转速的增大而升高，而且还会加剧线路的 电容效应，从而引起较大电压的升高。 电容效应，从而引起较大电压的升高。
小 结
工频电压升高的倍数虽然不大，一般不会对电力系 统的绝缘直接造成危害，但是它在绝缘裕度较小的 超高压输电系统中仍受到很大的注意。 电力系统中常见的几种工频电压升高为：1）空载 长线电容效应引起的工频电压升高 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。（本节完） Nhomakorabea•
在考虑线路的工频电压升高时，如果同时计及空载线 路的电容效应、单相接地及突然甩负荷等三种情况， 那么工频电压升高可达到相当大的数值。
实际运行经验表明： 在一般情况下，220kV及以下的电网中不需要采取特 殊措施来限制工频电压升高 在330～500kV超高压电网中，应采用并联电抗器或静 止补偿装置等措施，将工频电压升高限制到1.3～1.4 倍相电压以下
当输电线路在传输较大容量时，断路器因某种原 因而突然跳闸甩掉负荷时，会在原动机与发电机内引 起一系列机电暂态过程，它是造成工频电压升高的又 一原因。 在发电机突然失去部分或全部负荷时，通过激磁绕 组的磁通因须遵循磁链守恒原则而不会突变，与其对 应的电源电势Ed’维持原来的数值。原先负荷的电感 电流对发电机主磁通的去磁效应突然消失，而空载线 路的电容电流对主磁通起助磁作用，使Ed’反而增大， 要等到自动电压调节器开始发挥作用时，才逐步下降
第六节 工频电压升高
空载长线电容效应引起的工频电压升高 不对称短路引起的工频电压升高 甩负荷引起的工频电压升高
工频电压升高在绝缘裕度较小的超高压输电系统中受 到很大的注意的原因如下： 1) 由于工频电压升高大都在空载或轻载条件下发生， 与多种操作过电压的发生条件相同或相似，所以它 们有可能同时出现、相互，叠加。所以在设计高电 压的绝缘时，应计及它们的联合作用； 2) 工频电压升高是决定某些过电压保护袈置工作条 件的重要依据，所以它直接影响避雷器的保护特性 和电力设备的绝缘水平； 3) 由于工顿电压升高是不衰减或弱衰减现象，持续 的时间很长，对设备绝缘及其运行条件也有很大的 影响。
一、空载长线电容效应引起的工频电压升高
输电线路在长度不很大时，可用集中参数的电阻、 电感和电容来代替，图9-15（a）给出了它的T型等 值电路。由于线路空载，可简化成一R、L、C串连 电路，如图9-15（b）所示。
• 一般 要比XL和XC小得多，而空载线路的工 一般R要比 和 小得多 小得多， 要比 频容抗XC又要大于工频感抗 又要大于工频感抗XL， 频容抗 又要大于工频感抗 ，因此在工频 . 的作用下， 电势 E 的作用下，线路上流过的容性电流在感 . . 抗上造成的压降 U 将使容抗上的电压 U 高于 L C 电源电势。 电源电势。
E=U +U +U =RI+jXL I−jX I R L C C
若忽略R的作用，则 若忽略 的作用， 的作用
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E=U + C = j I(X −X ) L U L C
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由于电感与电容上的压降反相，且U C > U L ，可见电容上 的压降大于电源电势，如图9-15（c）所示。
随着输电电压的提高、输送距离的增长，在分析空 载长线的电容效应时，也需要采用分布参数等值电路， 但基本结论与前面所述者相似。为了限制这种工频电 压升高现象，大多采用并联电抗器来补偿线路的电容 电流以削弱电容效应，效果十分显著。
二、不对成短路引起的工频电压升高
单相接地时，故障点各相的电压、电流是不对称 的，为了计算健全相上的电压升高，通常采用对称 分量法和复合序网进行分析，不仅计算方便，且可 计及长线的分布特性。 不对称短路是电力系统中最常见的故障形式，当 发生单相或两相对地短路时，健全相上的电压都会 升高，其中单相接地引起的电压升高更大一些。此 外，阀式避雷器的灭弧电压通常也就是根据单相接 地时的工频电压升高来选定的，所以下面只讨论单 相接地的情况。
对中性点有效接地的110～220kV电网，X0为不 ～ 电网， 为不 对中性点有效接地的 电网 大的正值，其中X0/X1≤3。单相接地时健全相上 大的正值，其中 。 的电压升高不大于1.4UA0(≈0.8Un)，故采用的是 ， 的电压升高不大于 避雷器” “80%避雷器”。 避雷器
三、甩负荷引起的工频电压升高