电力系统过电压
电力系统操作过电压
3、电磁式电压互感器饱和引起的谐振过电压
在接有Y0接线的电磁式电压互感器的中性 点不接地系统中，当出现某些扰动，使电压 互感器各相电感的饱和程度不同时，有可能 出现较高的中性点位移电压而激发起谐振过 电压。
常见的扰动有：电压互感器的突然合闸、 由于雷击或其他原因发生瞬间单相弧光接地、 传递过电压
一、一般特征
1、持续时间比较短
2、其幅值与系统相电压幅值有一定倍数关系 3、其幅值与系统的各种因素有关，有强烈的统 计性 4、依据系统的电压等级不同，显示重要性 也不同
5、在超高压系统中，它是决定系统绝缘水 平依据之一
常见类型：
❖ 中性点不接地系统弧光接地过电压 ❖ 空载线路合闸过电压 ❖ 切空载线路过电压 ❖ 切空载变压器过电压
2.按其性质可分为三类
(1).线性谐振 (2).铁磁谐振 (3).参数谐振
二、铁磁谐振的基本原理
1、铁磁谐振
产生谐振条件:
L 1 C
2、物理过程 (1)串联铁磁谐振回路的伏安特性
（2）分析时注意： 产生铁磁谐振的必要条件 正确分析平衡点的稳定性
3.主要特点：
L （1）对于一定的 L0 值当C
二、间隙电弧接地过电压
1、产生原因
在中心点不接地系统中，当一相发生 故障时，故障点的电弧熄灭和重燃（称之 为间隙性电弧）引起电磁暂态的振荡过渡 过程而引起的过电压。（称之为间隙电弧 接地过电压）
2.单相接地电路图及相量图
3、分析
注意几点 （1）应假设某故障相达到最大值时电弧接地， 这是最严重情况 （2）掌握某一状态、某一时间下电压初始值、 稳态值 （3）过电压的最大幅值可用下面公式估算
2、线路较长时 （1）等值电路图
（2）线路距末端X处电压分布
电力系统过电压分析
电力系统过电压分析过电压是指电力系统中出现的电压超过额定值或设定范围的瞬时现象。
过电压可能由于线路故障、雷击、开关操作和电气设备故障等原因引起。
过电压对电力系统的安全稳定运行产生重要影响，因此，对电力系统的过电压进行准确的分析和评估是必要的。
一、过电压的分类1. 外部过电压：外部过电压是指来自电力系统外部的电压幅度超过了正常运行时的额定值。
外部过电压的主要原因是雷击，雷击可以通过设备接闪装置和接地装置来减轻其影响。
2. 内部过电压：内部过电压是指电力系统内部某个节点的电压幅值超过了正常运行时的额定值，可能导致电力设备的损坏。
内部过电压包括故障过电压和运行过电压。
二、过电压的影响1. 设备损坏：过电压可能导致设备的击穿，损坏电气设备，特别是对绝缘性能较差的设备，如变压器、继电器和电能表等。
2. 系统不稳定：当过电压较大或持续时间较长时，电力系统可能变得不稳定，导致设备间的电能传递受到影响。
三、过电压分析的方法过电压分析是通过数学模型和计算方法对电力系统的过电压进行仿真和计算，以评估过电压对电力系统的影响，并确定相应的防护措施。
1. 瞬态稳定分析：通过瞬态稳定分析可以确定电力系统在过电压冲击下的稳定性。
该分析主要考虑电力系统的动态过程，包括电压暂降、电流冲击和设备响应等。
2. 静态稳定分析：静态稳定分析主要评估电力系统在过电压下的静态稳定性。
静态稳定分析可以评估过电压对电力系统中各个节点电压和功率的影响。
3. 电磁暂态分析：电磁暂态分析是通过计算每个节点的电压和电流的瞬时变化来评估过电压对电力系统的影响。
该分析主要关注电力系统的电磁暂态响应。
四、过电压防护措施为了减轻过电压的影响并保护电力系统的安全稳定运行，需要采取一定的过电压防护措施。
1. 接闪装置：接闪装置可接地试验系统，通过将过电压引到接闪装置上，从而保护电力设备免受雷击等外部过电压的影响。
2. 绝缘配合：合理选择和配合电力系统的绝缘设备和绝缘材料，提高系统的绝缘能力，防止内部过电压的产生和传播。
《电力系统过电压》课件
设备绝缘损坏
设备损坏
过电压可能导致设备绝缘层击穿，引 发短路或设备故障。
过高的过电压可能导致设备直接损坏 ，造成经济损失。
设备性能下降
过电压可能使设备性能参数发生变化 ，导致设备运行不稳定。
对系统的危害
系统稳定性受影响
过电压可能引起系统电压波动， 影响电力系统的稳定运行。
设备连锁跳闸
过电压可能导致连锁跳闸，影响整 个系统的供电可靠性。
案例二：某变电站操作过电压事故
总结词
操作过电压事故
案例分析
操作人员未按照规程进行操作 ，导致断路器断口电容放电， 产生过电压。
详细描述
某变电站在进行倒闸操作时， 因操作不当引发过电压事故。
解决方案
加强操作人员的培训和管理， 确保严格按照规程进行操作，
并定期检查和维护设备。
案例三：某输电线路内部过电压事故
调度管理
合理调度和管理电力系统的运行，避免因操作不当或调度失误引 起的过电压问题。
人员培训
培训计划
制定详细的培训计划，对电力系统的工作人员进行定期培训，提高 他们的技能和知识水平。
培训内容
培训内容应包括电力系统的基本知识、过电压的危害及预防措施、 应急处理等方面的知识和技能。
培训效果评估
对培训效果进行评估，及时发现并改进培训中的不足之处，确保工作 人员具备足够的技能和知识来应对过电压问题。
继电保护
02
继电保护是电力系统中的重要组成部分，当系统出现异常时，
继电保护能够迅速切断故障部分，防止过电压的扩大。
系统监控
03
通过实时监测系统的运行状态，可以及时发现和解决潜在的问
题，从而避免过电压的发生。
04
《电力系统过电压》课件
系统规划
• 合理设计电力系统结 构和拓扑，减少电力 系统的脆弱性。
• 良好的接地系统可以 减缓过电压对系统的 影响。
实时监测
• 使用过电压监测技术 和设备，实时监测电 力系统的电压波动。
• 快速响应过电压事件， 采取相应的措施避免 损失。
过电压监测技术
电压测量
通过电压测量装置实时监测电 力系统的电压波动和过电压情 况。
由闪电、雷电或线路故障等外部因素引起的过电 压。
内部过电压
由电力设备故障或操作失误等内部因素引起的过 电压。
过电压的原因
1 自然灾害
闪电、雷击和地震等自然灾害是造成过电压的常见原因。
2 设备故障
电力设备故障或过载可能导致电力系统出现过电压情况。
3 操作失误
不正确的操作或维护程序可能导致电力系统受到过电压的影响。
过电压的危害
1
设备损坏
过电压可能导致设备烧毁、损坏或失效，给企业和个人带来巨大损失。
2
停电
过电压可能导致电力系统中断，造成停电和生产中断。
3
电击危险
过电压可能对人员安全构成威胁，导致电击事故发生。
过电压的防护
设备保护
• 安装保护装置，如避 雷器和过压保护器， 以降低过电压对设备
• 的定期影维响护。和检查设备， 确保其正常运行。
《电力系统过电压》PPT 课件
在这个PPT课件中，我们将深入探讨电力系统过电压的不同方面，包括定义、 类型、原因、危害、防护以及监测技术。让我们一起了解这个重要而有趣的 主题。
电力系统过电压的定义
什么是过电压？
过电压是指电力系统中超过额定电压的瞬时电压波动或持续时间较长的电压峰值。
过电压 欠电压 低电压
过电压欠电压低电压过电压、欠电压和低电压是电力系统中常见的电压异常现象。
它们对电力设备的正常运行和电能质量产生重要影响。
本文将从定义、原因、影响和防范措施等方面进行探讨，以便更好地了解和处理这些电压问题。
一、过电压过电压是指电力系统中电压超过设备额定电压的现象。
其原因主要有以下几点：1. 突然断电后的重合闸操作；2. 电力系统中的瞬态过程，如雷击和开关操作等；3. 系统故障，如电源短路、故障电弧等。
过电压对电力设备的影响非常严重，可能导致设备损坏、绝缘击穿、电弧等问题。
因此，我们应该采取一些措施来预防和减轻过电压的影响，如安装过电压保护装置、提高设备的耐受能力等。
二、欠电压欠电压是指电力系统中电压低于设备额定电压的现象。
其原因主要有以下几点：1. 电力系统中的长期过负荷；2. 电源故障，如供电电缆断裂、变压器故障等；3. 系统负载突然增加，如大型电动机启动等。
欠电压会导致设备无法正常运行，甚至造成设备损坏。
因此，我们应该采取一些措施来预防和解决欠电压问题，如增加电源容量、优化系统负荷分配等。
三、低电压低电压是指电力系统中电压低于标准工作电压的现象。
其原因主要有以下几点：1. 电力系统中的电源不足；2. 线路电阻过大；3. 系统负载过重。
低电压会导致设备无法正常运行，影响电力质量。
为了解决低电压问题，我们可以采取一些措施，如增加电源容量、优化线路设计、减少负荷等。
过电压、欠电压和低电压是电力系统中常见的电压问题。
它们对电力设备的正常运行和电能质量产生重要影响。
为了预防和解决这些问题，我们应该加强电力系统的监测和维护，提高设备的耐受能力，合理规划系统负荷和电源容量。
只有这样，才能保障电力系统的安全稳定运行，提高电能质量，满足人们对电力的需求。
简述过电压的概念
过电压的概念什么是过电压？过电压是指电力系统中出现的超过额定电压的瞬时电压波动。
它是指短时间内电压突然升高，超出了电力设备所能承受的标准电压值，导致电力系统中电流过大，对设备和线路造成潜在危害的现象。
过电压的产生原因过电压主要由以下原因引起： 1. 雷电击中高压输电线路或设备：当雷电击中高压输电线路或设备时，电力系统的电压会瞬间发生剧烈的变化，导致过电压的出现。
2. 设备故障：电力系统中的设备故障，如绝缘损坏、短路等，可能导致电流突然增大，引发过电压。
3. 突然断电和恢复电力：当电力系统发生突然断电后，重新恢复供电时，电压会瞬间增加，可能导致过电压的产生。
4. 改变电力系统结构：电力系统的结构变动，如开关操作、切换操作等，都有可能引起过电压。
过电压的分类根据过电压的源头和形态，过电压可分为不同的类型： 1. 大气过电压：即雷电过电压，是由雷电击打导致的，是最常见的一种过电压。
雷电的电磁辐射和电磁感应作用会引起电压的剧烈变化，从而产生高电压。
2. 操作过电压：即由电力系统开关操作引起的过电压。
在开关操作时，电压会出现突变，可能产生过电压。
3. 暂态过电压：由电力设备故障、突然断电和电力系统结构改变等引起的短暂电压升高。
过电压对设备的影响过电压对电力设备和线路有很大的危害，可能导致以下问题： 1. 设备绝缘损坏：过电压会使设备绝缘受损，加速绝缘老化，降低设备的绝缘性能，可能导致设备短路、跳闸等故障。
2. 设备烧毁：过电压过大时，设备无法承受电压的冲击，可能导致设备烧毁，严重影响设备的使用寿命。
3. 数据丢失：过电压可能导致设备失效，造成数据丢失，对数据中心等关键设备造成严重影响。
4. 系统中断：过电压可能引发电力系统的短路、跳闸等问题，导致系统中断，影响正常的供电。
过电压保护措施为了保护设备和线路，防止过电压产生的损害，需要采取一些过电压保护措施： 1. 避雷器安装：在建筑物、设备和电力线路上都需要安装避雷器，以吸收雷电的过电压，保护设备和线路的安全。
电力系统过电压
三、防雷设备的安装要求
防雷设备安装如下
1、避雷针
1）阀型避雷器的安装要求 2）管型避雷器的安装要求
5、装设自动重合闸装置
线路遭受雷击时，会发生相间短路，装设自动重合闸后， 只要调整好，有60%~70%的雷击跳闸能自动重合成功，提高 供电的可靠性。
二、变、配电所防雷措施
1、10kV变、配电所应在每组母线和每回架空线路上装设阀 型避雷器。 装设规定（227-228页）
2、低压线路终端的保护
措施（228页） 3、架空管道上高压雷电波侵入的防护（228页）
雷击过雷电感应：很高的雷电过电压使外部间隙被击穿， 接着内部间隙被击穿，雷电流通过接地装置泄入大地。
3、选择: 选择管型避雷器时
开断续流的上限不应小于安装处短路电流最大有效值。 开断续流的下限不大于安装处短路电流的可能最小值。 外部间隙S2的最小值：3kV为8mm，6kV为10mm，10kV为15mm
三、保护间隙 1、缺点
保护性能差，灭弧能力小，容易造成接地短路故障 为提高供电可靠性：装保护间隙的线路上有自动重合 闸装置
2、结构（图示羊角型间隙结构） 一个电极接线路，另一个电极接地。接地引下线还串 联一个辅助间隙。 电力变压器的保护间隙装在高压熔断器的内侧，靠近 变压器的一侧，因为间隙放电后，熔断器能迅速熔断 以减少变电所、线路断路器的跳闸次数，缩小停电范 围。
（三）氧化锌避雷器
结构：由氧化锌压敏电阻构成。每一块压敏电阻从制成时就 有它的一定开关电压（叫压敏电阻） 工作原理： 正常的工作电压下：（即小于压敏电压）压敏电阻值很 大，相当于绝缘状态。 冲击电压作用下：（大于压敏电压） ，压敏电阻呈低值 被击穿，相当于短路状态。然而压敏电阻被击状态，是可以 恢复的；当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状 态。 雷击时：雷电波的高电压使压敏电阻击穿，雷电流通过 压敏电阻流入大地，使电源线上的电压控制在安全范围内， 从而保护了电器设备的安全。
电力系统过电压
切除电容性负载的过电压
产生原因：电容性负载系指流过电容器、电缆 或空载长线路等的电流。在断路器开断电容性 设备的过程中，若断口上的恢复电压上升速度 超过其介质强度的上升速度，即会造成断路器 开断时的电弧重燃。此时若断口两端电压极性 相反，加之电源继续供给能量，使振荡充分发 展，从而引发产生过电压
铁磁谐振过电压 ：一般只发生在空载或 轻载的条件下
参数谐振过电压：由电感参数作周期性 变化的电感元件和系统电容元件(如空载 线路)组成回路
铁磁谐振过电压
断路器的均口电容与母线PT形成的谐振 回路
母线空载时，母线对地电容与母线PT形 成的谐振回路
线路断线，线路末端接有空载或轻载的 中性点不接地变压器
投切合支路跌落式熔断器 产生的过电压
产生原因：电网运行人员在进行支路停 送电操作中，若带负荷切合跌落式熔断 器，由于负荷电流大容易产生电弧重燃， 并使线路对地电容发生变化，系统运行 的稳定性遭受破坏，从而激发起电磁振 荡而产生过电压。
限制措施：采用自动调谐原理的接地补 偿装置
负荷突变形成的过电压
3.2. 操作过电压
投切小电感性负载产生的过电压 开断电容性负载产生的过电压 合闸空载长线路产生的过电压 投切合支路跌落式熔断器产生的过电压 负荷突变形成的过电压
投切小电感性负载 产生的过电压
产生的原因：小电感性负载系指空载变压器、 电动机等。断路器灭弧能力一般按照切断大电 流设计的，其灭弧能力强。而在切断小电感性 负载时，可能在电流过零前强制熄弧而造成截 流。此时，设备的电感和电容中储存的能量相 互转换而形成振荡。由于对地杂散电容较小， 当全部能量转换为电场能时，就会产生幅值很 高的过电压。
影响过电压的因数：断路器的性能、中性点接 地方式
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第四节 空载线路合闸过电压
❖空载线的合闸可分为正常合 闸和自动重合闸。这时出现 的操作过电压称为合空线过 电压或合闸过电压，重合闸 过电压是过电压中最严重的 一种。
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❖ 如果是自动重合闸，那么条件将不利， 主要原因在于这时线路上有一定残余电 荷和初始电压，重合闸时振荡将更加剧 烈。
❖ 当先导放电接近地面时，地面上一些高耸的物 体因周围电场强度达到了能使空气电离程度， 会发出向上的迎面先导，当它与下行先导相遇 时，就出现了强烈的电荷中和过程，出现极大 的电流，这就是雷电的主放电阶段，伴随着雷 鸣和闪光。这段时间极短，只有50~100 μs， 它是沿着负的下行先导通道，由下而上逆向发 展的，亦称“回击” 。
❖ （1）合闸相位：是随机量，遵 循统计规律。
❖ （2）线路损耗：主要来源： ①线路及电源的电阻；②当过 电压超过导线的电晕起始电压 后，导线上出现电晕损耗。
❖ （3）线路残余电压的变化
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合闸过电压的限制、降低措施主要有： （1）装设并联合闸电阻 （2）同电位合闸 （3）利用避雷器来保护
❖
电压
内部过电压
暂时过电
操作过电 直接雷过
3
内部过电压
第一节 稳态过电压的电路基础 第二节 谐振过电压 第三节 切断空载线路过电压 第四节 空载线路合闸过电压 第五节 切除空载变压器过电压
第六节 雷电放电和雷电过电压
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4
❖ 内部过电压的根源在电力系统内部，通常 都是因系统内部电磁能量的积聚和转换而 引起。
2020/11/20
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三 架空输电线路防雷保护
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第二节 谐振过电压
一、谐振过电压的类型
❖（1）线形谐振过电压 ❖（2）参数谐振过电压 ❖（3）铁磁谐振过电压
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二、铁磁谐振过电压
E～
UL
L I
C UC
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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， 铁磁元件的非线性是产生铁磁谐 振的根本原因。
电力系统过电压
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1
❖电力系统中的各种绝缘
在运行中除了受长期工
作电压的作用外，还会
受到各种比工作电压高
得多的过电压的作用。
所谓过电压就是指电系
统中出现的对绝缘有危
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险的电压升高和电位升 2
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❖
工频电压升高
❖
压
❖
谐振过电压
❖
压 ❖ 电力系统过电压
❖ 分类：
❖
的电容效应
空载长线
❖
工频电压升高 不对称短
路引起的工频电压升高
❖
暂时
起的工频电压升高
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❖
过电压
甩负荷引 线性谐振过 5
第一节 稳态过电压的电路基础
工频电压升高的危害
❖ （1）由于工频电压升高大都在空载或轻载 条件下发生，所以它们有可能同时出现、相 互叠加。
❖ （2）工频电压升高是决定某些过电压保护 装置工作条件的重要依据，所以它直接影响 到避雷器的保护特性和电力设备的绝缘水平。
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一、 雷电放电过程
❖ 雷云下部大部分带负电荷，所以 大多数的雷击是负极性的，雷云 中的负电荷会在地面感应出大量 正电荷。这样地面与大地之间或 两块带异号电荷的雷云之间，会 形成强大的电场，其电位差可达 数兆伏甚至数十兆伏。
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❖ 通常“云—地”之间的线状雷电在开始时往往 是一微弱发光的通道从雷云向地面伸展，它以 逐级推进的方式向下发展，每级长度约 25~50m，每级的伸展速度约104 km/s，平均 发展速度只有100~800km/s这种预放电称为先 导放电。
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第五节 切除空载变压器过电压
一、发展过程
电弧
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱu～
i=iL+iC ≈iL
iL
iC
LT
CT
切除空载变压器等值电路
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产生原因：
流过电感的电流在到达自然零 值之前就被断路器强行切断，从而 迫使储存在电感中的磁场能量转为 电场能量而导致电压的升高。
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❖ （3）由于工频电压升高是不衰减或弱衰减 现象，持续时间很长，对设备绝缘及其运行 条件也有很大影响。
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6
❖ 输电线路在长度不很大时的等值电路， 由于空载，就可简化如图所示。
.
IR
.
UR
～
.
E
L
.
UL
C
.
UC
空载长线的简化等值电路
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❖ 一般R要比XL和XC小得多，而 空载线路的工频容抗XC又要大 于工频感抗XL，因此在工频电 势 的作用下，线路上流过的容
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第三节 切断空载 线路过电压
l
～ z
QF
-Uφ
(a)
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(b)
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❖ 影响因素
❖ （1）中性点接地方式：中性点非 有效接地电网的中性点电位有可能 发生位移，所以某一相的过电压可 能特别高一些。
❖ （2）断路器的性能：重燃次数对 这种过电压的最大值有决定性的影 响；
❖ 如果采用的是单相自动重合闸，只切除 故障相，而健全相不与电源电压相脱离， 那么当故障相重合闸时，因该相导线上 不存在残余电荷和初始电压，就不会出 上述高幅值重合闸过电压。
❖ 在合闸过电压中，以三相重合闸的情况
最为严重，其过电压理论值可达3Uφ
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影响因素和限制措施
❖ 影响因素
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二、影响因素与限制措施
❖影响因素 ❖ （1）断路器性能 ❖灭弧能力越强的断路器，其
对应的切空变过电压最大值 也越大。 ❖ （2）变压器特性
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第六节 雷电放电和雷电过电压
一、 雷电放电过程
❖ 就其本质而言，雷电放电是一种超长气 隙的火花放电，与金属电极间的长气隙 放电是相似的。所不同的是由于雷云的 物理性质毕竟与金属板不同，因而具有 多次重复雷击等现象和特点。
性电流在感抗上造成的压降将 使容抗上的电压 高于电源电势。
❖
.
.
.
.
E ULUC j I(XL XC)
❖
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❖由于电感与电容上的压降
反相，且UC＞UL，可见电 容上的压降大于电源电势.
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。