电力系统内部过电压

甩负荷引起的 工频电压升高
参数谐振过电压
切空线过电压
合空线过电压
切空变过电压 间歇电弧接地
过电压
电力系统内部过电压
工频电压升高，虽然其幅值不大，一般来说，对正常 绝缘的电气设备没有威胁。但工频电压的升高常伴随 操作过电压，其大小直接影响操作过电压的幅值。
谐振过电压 在电感和电容元件间形成的振荡，持续时 间较长。而现有的限压保护装置的通流能力和热容量 都很有限，无法防护谐振过电压。确定绝缘水平时， 要求各种绝缘均能可靠地耐受尚有可能出现的谐振过 电压的作用，而不再专门设置限压保护措施。
（7）线路对地电压由 3U
转变为 U ，相当于一个
幅值等于4U 的电压波由 线路首端向末端传播，相应
的电流
i

4U
（d）
Z
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(8)当这个电压波和电流波到达
开路末端时t T ，又将发
生全反射，线路上的合成电压 将等于 8U 3U 5U (e)
依此类推，线路上的过电压 将不断增大 U 3U 5U 7U
电力系统内部过电压
暂态过电压是一种在一定位 置上的的相对地或相间的过 电压，具有一定的振荡频率， 由于无阻尼或弱阻尼，因此 持续时间较长。
内部过电压
操作过电压是电磁过渡过程 的过电压。
暂态过电压
操作过电压
工频电压升高
谐振过电压
空载长线的 电容效应
线性谐振过电压
不对称短路引起的 工频过电压
铁磁谐振过电压
操作过电压所指的操作应理解为由于“操作”导致 “电网参数的突变”引起的过渡过程，这一类过电压 的幅值较大，持续时间短。
电力系统内部过电压
内部过电压的能量来自电网本身，它的幅值大小与 电网的工作电压有一定的比例关系，用工作电压的 倍数（过电压倍数）来表示。其基准值通常取电网 的最大工作相电压幅值UΦ 。（雷电过电压用幅值绝 对值来表示）。
可采用限压保护装置和其他技术措施来加以 限制。
电力系统常见操作过电压种类
一、切除空载线路过电压（中性点直接接地系统） 二、合空载线路过电压（中性点直接接地系统） 三、切除空载变压器过电压（中性点直接接地系统） 四、电弧接地过电压（中性点不直接接地系统）
在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型：
• • 利用避雷器来保护 • ZnO或磁吹避雷器安装在线路首端和末端，能有效地限
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线路最高暂态幅值：
Umax ＝ U稳态 ＋(U稳态－U起始)＝ 2 U稳态－U起始
t=t1时，开关K发生第一次熄弧 t=t2时，开关K发生第一次重燃 t=t3时，开关K发生第二次熄弧 t=t4时，开关K发生第二次重燃
UC = -Uφ UCmax1 = 3 Uφ UCmax1 = 3 Uφ UCmax2 = -5 Uφ
过电压产生的根本原因：断路器的电弧重燃 断路器的灭弧能力越差，重燃几率越大，过电压幅值
越高。 限制过电压的措施：
提高断路器的灭弧性能，减少或避免电弧重燃；
• 采用不重燃断路器 • 加装并联分闸电阻 （先打开主触头K1,1.5~2周期后再将
辅助触头K2打开，完成整个拉闸动作）降低触头间的恢 复电压、避免重燃。
6～10kV，35～60kV：电弧接地过电压 110～220kV：切空载变压器，切除空载线路过电压 330～500kV：合空载线路过电压
9.1 切除空载线路过电压
切除空载线路是电力系统中常见的操作之一。产生 过电压的原因是断路器分闸过程中的重燃现象。 切除空载线路时引起的操作过电压幅值大、持续时 间长。
发展过程 影响因素和限制过电压大小的措施
切除空载线路等值电路
e(t) Em cost i(t) Em cos(t 900 )
XC XS
Xc X s 容
性电流，通常为 几十到几百安， 比短路电流小得 多。
此时断路器切断 的是较小的电容 电流
充电（电容）电流比电 压u超前90°，触头间的 电弧总是要到电流过ic零 点电附 源U近电 才压能正熄好灭处，于这幅时值
第九章 内部过电压
内部过电压
在电力系统中，由于断路器操作、故障或 其他原因，使系统参数发生变化，引起系统 内部电磁能量的振荡转化或传递从而造成的 电压升高，称为电力系统的内部过电压。
内部过电压的产生根源在电力系统内部， 其大小由系统参数决定。
系统参数的变化原因是多种多样的，因 此内部过电压的幅值、振荡频率以及持 续时间不尽相同，通常按产生原因的不 同可分为：
U
2 3 Un
Un－系统额定电压有效值，kV
分析内部的过电压的发展过程，可以采用分布参数等 值电路及行波理论，也可采用集中参数等值电路的暂 Leabharlann Baidu过程计算方法。
操作过电压
电力系统中的电容、电感元件均为储能元 件。当系统操作或故障使其工作状态发生变 化时，将产生电磁能量振荡的过渡过程。在 设备上将会产生数倍于电源电压的过渡过程 过电压。它是高频振荡、强阻尼、在几毫秒 至几十毫秒后衰减消失的过电压。
的附近，触头间的电弧 熄灭后，线路对地电容 上将保留一定的剩余电 荷，导线对地电压将保 持等于电源电压的幅值。
空载线上的电压与电流
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切空线时电压沿线分布分析
切空线时电压沿线分布图
（1）设第一次熄弧（t=0） 发生在 u U 熄弧后全 线对地电压将保持 U
（2）t=T/2(T为正弦电
源电压的周期)时，电
源电压变为 U ，触 头间电位差 2U
（3）电弧重燃，对地电压
由 U变成 U 相当于一
个幅值为2U 的电压波和 相应的电流波i( 2U)从线路 首端向末端传播，Z所到之
处电压变为 U ，电流由0
变为 2U
Z
(b)
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(4) 2U的电压波传到线路的
开路末端t T , l 发生全反
射，电压变2为
v
U 2U
电流
波发生负的全反射，反射波
所到之处，合成电流为0 （c）
切空线时电压沿线分布图
(5)反射波到达线路首端 时（t T 2），触头间的 电流反向2 ,因而必然有一 过零点，电弧再次熄灭。
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（6）熄弧后，线路再次与电源 分离，其对地电压为 3U ，
电源电压按正弦规律变化，当 t=T时，电源电压 u又由 U 变 为 U ，作用在触头间的电位 差增大为 4U ，电弧再次重燃。