内部过电压知识培训PPT教学课件
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内部过电压防护—电弧接地过电压(高电压技术课件)
二、电弧接地过电压发展过程
过电压发展过程图
1（3）t=t3 时刻
• 燃弧后过电压最大幅值=2稳态值-初始 值
uA(t3-)= 0
uB(t3-)= -3.5Uxg
u
C(
t
3
)
=
-3.5Uxg
二、电弧接地过电压发展过程
故障相
第一次熄弧
健全相
电弧重燃
• 在t3以后，每隔半个周期交替出 现电弧的熄灭与重燃；
仅存在于中性点不接地的系统。
一、影响因素
断续电弧接地过 电压的影响
实际电网中，断续电弧接地过电压倍数一般小于3.1，这种过电压 对正常绝缘的电气设备一般危害不大，但其遍及全电网，对系统内 绝缘较差的设备、线路上的绝缘薄弱点，以及在恶劣的环境下，可 能造成设备损坏和大面积停电。
中性点不接地电网中的单相接地电流(电容电流)较大，接地点电弧将不 能自熄，而以断续电弧（断续地熄灭和重燃）的形式存在，就会产生
另一种严重的操作过电压一断续电弧接地过电压
一、电弧接地过电压概述
产生电弧接地过电压的原因
电弧接地过电压的特点
危害
接地点产生接地电弧，并在其 中流过非故障相的电流，这种
电容电流在6～10kV系统 (>30A)、35～60kV系统 (>10A)中难以自行熄灭。由于 电弧不稳定(间歇性电弧)，引 起系统强烈的电磁振荡过程， 系统中性点发生偏移，产生电
二、电弧接地过电压发展过程
过电压发展过程图
1（3）t=t3 时刻
• A相电压再次达到最大值，可能再次燃 弧。
燃弧前 uA(t3-)= 2.0Uxg 燃弧后 uA(t3+)= 0
燃弧前 uB(t3-)= 0.5Uxg 燃弧后 uB(t3+)= -1.5Uxg
内部过电压防护—空载线路过电压(高电压技术课件)
空载线 的合闸
正常合闸 自动重合闸
产生操作过 电压
合闸过电压
注意： 由于两者的初始条件不同，重合闸过电压是合闸过电压中最 严重的一种
二、 正常合闸过电压的发展过程
线路电压的初始值为零
正常合闸时，若三相接线完全对称，且三相断路器完全
同步动作，则可按照单相电路进行分析研究在图(a)所
示的等值电路中，其中空载线路用一T型等值电路来代
2、断路器性能
断路器触头重燃 、熄弧具有明显的随机性
(1)分闸时，不一定每次都重 燃，即使重燃也不一定在电 源到达最大值并与线路残压 极性相反时发生。如果重燃 提前发生，振荡振幅和相应 的过电压随之降低
当重燃在断 弧后的1/4 工频周期内 产生，则不 会引起过电 压
(2)熄弧不一定在高频电流第一次过 零时发生，在第二次过零或更后的 时间才被切断，线路上残余电压大 大降低，断路器触头间的恢复电压 和重燃过电压都大大减小
三、限制措施
装设并联合闸电阻的作用原理
并联合闸电阻 应先合辅助触头2、后合主触头1
在合辅助触头2的第一阶段，R对振荡起阻 尼作用，使过渡过程中的过电压最大值有所 降低，R越大、阻尼作用越大、过电压就越
小，所以希望选用较大的阻值；
大约经过8～15ms，开始合闸的第二阶段， 主触头1闭合，将R短接，使线路直接与电源 相连，完成合闸操作。在第二阶段，R值越 大，过电压也越大，所以希望选用较小的阻
8.2.1分闸过电压
8.2.1.1过电压发展过程
一、空载线路分闸过电压概念
切除空载过电 压是电力系统 中常见的操作
之一
因断路器分闸 过程中的重燃 现象产生过电
压
切除空载线路 时引起的操作 过电压幅值大， 持续时间长
《内部过电压概论》课件
探索过电压与电力系统参数之间的关 系，如电压等级、设备类型、电网结 构等，以更好地理解过电压的传播和 影响。
探索新型的过电压保护装置
针对现有过电压保护装置的不足 和局限，研究新型的过电压保护
装置，提高其性能和适应性。
结合新材料、新工艺、新技术等 手段，开发具有更高耐压、更快 速响应、更可靠稳定的过电压保
参数设置
根据系统运行参数和设备参数，设置仿真模型的 参数，如电压等级、线路阻抗、变压器参数等。
模型验证
通过对比实际数据和仿真结果，验证仿真模型的 准确性和可靠性。
仿真结果的分析
波形分析
对仿真得到的电压、电流波形进行分析，了解内部过电压的幅值、 持续时间等特性。
参数分析
分析仿真结果中各参数的变化情况，如线路长度、变压器容量等对 内部过电压的影响。
护装置。
探索过电压保护装置与电力系统 的集成和优化，以提高整个系统
的过电压防护能力和稳定性。
提高电力系统的稳定性和可靠性
通过研究和优化电力系统的设计 和运行方式，降低内部过电压的
发生概率和影响程度。
强化电力系统的监测和预警机制 ，及时发现和应对过电压事件， 保障电力系统的安全稳定运行。
结合大数据、人工智能等技术手 段，实现对电力系统的实时监测 和智能控制，提高电力系统的稳
安装过电压吸收装置
采用过电压吸收装置，如阻容吸收器、压敏电阻等，以吸收系统 中的过电压能量，降低其对设备的影响。
配置继电保护装置
通过配置继电保护装置，实现对过电压的有效监测和快速切除， 防止过电压对设备造成损害。
PART 05
内部过电压的仿真研究
REPORTING
仿真模型的建立
模型选择
根据实际电力系统特性，选择合适的仿真模型， 如电磁暂态仿真模型、元件模型等。
过电压保护ppt课件
想； 间隙动作后会形成截波； 熄弧能力低
3.阀式避雷器 (1).普通型阀式避雷器
a.结构与元件的作用：
火花间隙：
作用原理：
根据火花间隙的结构，使间隙的放电时间 缩短，由于其伏秒特性曲线平缓，放电分散性 也较小，由于火花间隙由若干个小间隙组合串 联，易于切断工频续流，且不易重燃。
具有分路电阻的火花间隙：
1.保护间隙
作用原理： 当雷电侵入波要危及它所
保护的电气设备的绝缘时， 间隙首先击穿，工作母线 接地，避免了被保护设备 上的电压升高，从而保 护了设备。
6KV和10KV保护间隙，主间隙分别不小于15mm和25mm 辅助间隙不小于10mm。
优缺点：
优点： 结构简单、制造方便 缺点： 伏秒特性曲线比较陡，绝缘配合不理
优缺点
熄弧能力比保护间隙要强，但伏秒特 性较陡且放电分散性大，且会形成截波， 并受大气条件影响较大，所只用在线路 保护和变电所进线段保护
5.金属氧化物（氧化锌）避雷器
(1)、工作原理
正常运行时，在工频电压下氧化物 电阻片具有极高阻值，呈绝缘状态；当 出现过电压时，阀片呈低阻状态，泄放 电流，避雷器两端维持较低的残压，保 护电气设备不受损坏。过电压过后，立 即恢复高电阻值，继续保持绝缘。金属 氧化物避雷器不需要设置火花间隙，也 不需要进行灭弧。
第二节 直接雷击过电压
一.避雷针和避雷线
1.保护作用的原理
能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发展沿 着避雷针的方向发展，直击于其上，雷电流通 过避雷针（线）及接地装置泄入大地而防止避 雷针（线）周围的设备受到雷击
独立避雷针
构架避雷针
消雷器
2.保护范围
(1).单支避雷针
hx
h 2
3.阀式避雷器 (1).普通型阀式避雷器
a.结构与元件的作用：
火花间隙：
作用原理：
根据火花间隙的结构，使间隙的放电时间 缩短，由于其伏秒特性曲线平缓，放电分散性 也较小，由于火花间隙由若干个小间隙组合串 联，易于切断工频续流，且不易重燃。
具有分路电阻的火花间隙：
1.保护间隙
作用原理： 当雷电侵入波要危及它所
保护的电气设备的绝缘时， 间隙首先击穿，工作母线 接地，避免了被保护设备 上的电压升高，从而保 护了设备。
6KV和10KV保护间隙，主间隙分别不小于15mm和25mm 辅助间隙不小于10mm。
优缺点：
优点： 结构简单、制造方便 缺点： 伏秒特性曲线比较陡，绝缘配合不理
优缺点
熄弧能力比保护间隙要强，但伏秒特 性较陡且放电分散性大，且会形成截波， 并受大气条件影响较大，所只用在线路 保护和变电所进线段保护
5.金属氧化物（氧化锌）避雷器
(1)、工作原理
正常运行时，在工频电压下氧化物 电阻片具有极高阻值，呈绝缘状态；当 出现过电压时，阀片呈低阻状态，泄放 电流，避雷器两端维持较低的残压，保 护电气设备不受损坏。过电压过后，立 即恢复高电阻值，继续保持绝缘。金属 氧化物避雷器不需要设置火花间隙，也 不需要进行灭弧。
第二节 直接雷击过电压
一.避雷针和避雷线
1.保护作用的原理
能使雷云电场发生突变，使雷电先导的发展沿 着避雷针的方向发展，直击于其上，雷电流通 过避雷针（线）及接地装置泄入大地而防止避 雷针（线）周围的设备受到雷击
独立避雷针
构架避雷针
消雷器
2.保护范围
(1).单支避雷针
hx
h 2
电力系统内部过电压 高电压技术 教学PPT课件
UC ~
~ UB
~ UA
D
c1
Ic
a)
c2
c3
I2
I3
B UB UBA
UC C
N
UCA
I3
Ic
A
I2
b)
图7-13 中性点绝缘系统的单相接地 a）等效电路 b）向量图
经过半个工频周期（t1时），B、C相电压等于（-1.5），id
通过零点，电弧自动熄灭，发生第一次工频熄弧。熄弧瞬间，B、
C相瞬时电压各为-1.5，A相对地电压为零。
（1）断路器触头间装并联电阻。
（2）断路器线路侧接电磁式电压互感器。 （3）线路侧接并联电抗器。 （4）采用性能良好的氧化锌避雷器。
第四节 切除空载变压器过电压
电力系统运行中，经常会遇到切除空载变 压器、并联电抗器、消弧线圈及电动机等小电 感负荷的操作，这时由于被开断的感性元件中 所储存的电磁能量释放，产生振荡，将形成分 闸过电压。 一、发展过程
电力系统中的阻性有功负荷是阻尼振荡、限 制谐振的有利因素，通常只有在空载或轻载时才 发生谐振。但对零序回路参数配合不当而形成的 谐振，系统正序有功负荷是不起阻尼作用的。
（a）在i0上升部分截流；（b）在i0下降部分截流
断路器开断后，上述能量必在L-C回路中 产生振荡。当回路所储存总能量全部转化为 电场能时，电容C上的电压为Um ，则有：
故得 截流后过电压倍数Kn为
已知
(因
）、
，代入上式得：
实际上，磁场能量转化为电场能量的过程中
必有损耗，以磁滞损耗为主。因此上式中代表磁
内 部
中性点不接地系统中的电弧接地过电压
过
电 压
空载长线的电容效应 工频 不对称短路引起的工频电压升高
《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
内部过电压PPT课件
压。我国220kV线路侧加装电磁式电压互 感器时可使过电压降低30%。
• 中性点运行方式的影响：中性点直接接地系统 中，各相有自己独立回路，相间电容影响不大， 切空载线路过电压与上面分析的情况相同。当 中性点不接地或经消弧线圈接地时，由于三相 断路器分闸的不同期性，会形成瞬间的不对称 电路，使中性点发生偏移。三相间相互影响使 分闸时断路器中电弧的重燃和熄灭变得更复杂， 在不利的情况下，会使过电压显著增高。一般 地说它比中性点直接接地时过电压要高20%左 右。
解：αl=0.06•300=180
若不计XS,则
K 21
1 c os180
1.051
考虑XS后,
0.9 103 Z 0.01275106 266
arctan263.2 44.60
266
cos 44.6 K20 cos(44.60 180 ) 1.547
二、如何限制空载长线末端电压升高
• 2、母线出线次数的影响：当母线上有多回路 出线时，只拉开一路，过电压也比较小。是由 于电弧重燃时残余电荷迅速重新分配，改变了 电压的起始值，因而降低了过电压。
• 3、电晕、负载的影响：①线路电晕将使 过电压降低。特别是高压线路，电压升 高会产生电晕，电晕可使导线上的电荷 泄漏，同时电晕损耗将消耗过电压能量， 限制了过电压倍数。②线路末端带有负 载时（如空载变压器），当线路首端断 路器熄弧后，三相导线上的电荷将通过 负载相互中和，导线上电位为零。③当 线路侧装有电磁式电压互感器时，它的 等值电感、电阻与线路电容构成一个阻 尼振荡电路，并由于电压升高引起磁路 饱和后阻抗降低，将使线路上的残余电 荷有了泄放 的附加路径，因而降低过电
C 1.5U mpm C 1.5U mpm 3C
• 中性点运行方式的影响：中性点直接接地系统 中，各相有自己独立回路，相间电容影响不大， 切空载线路过电压与上面分析的情况相同。当 中性点不接地或经消弧线圈接地时，由于三相 断路器分闸的不同期性，会形成瞬间的不对称 电路，使中性点发生偏移。三相间相互影响使 分闸时断路器中电弧的重燃和熄灭变得更复杂， 在不利的情况下，会使过电压显著增高。一般 地说它比中性点直接接地时过电压要高20%左 右。
解：αl=0.06•300=180
若不计XS,则
K 21
1 c os180
1.051
考虑XS后,
0.9 103 Z 0.01275106 266
arctan263.2 44.60
266
cos 44.6 K20 cos(44.60 180 ) 1.547
二、如何限制空载长线末端电压升高
• 2、母线出线次数的影响：当母线上有多回路 出线时，只拉开一路，过电压也比较小。是由 于电弧重燃时残余电荷迅速重新分配，改变了 电压的起始值，因而降低了过电压。
• 3、电晕、负载的影响：①线路电晕将使 过电压降低。特别是高压线路，电压升 高会产生电晕，电晕可使导线上的电荷 泄漏，同时电晕损耗将消耗过电压能量， 限制了过电压倍数。②线路末端带有负 载时（如空载变压器），当线路首端断 路器熄弧后，三相导线上的电荷将通过 负载相互中和，导线上电位为零。③当 线路侧装有电磁式电压互感器时，它的 等值电感、电阻与线路电容构成一个阻 尼振荡电路，并由于电压升高引起磁路 饱和后阻抗降低，将使线路上的残余电 荷有了泄放 的附加路径，因而降低过电
C 1.5U mpm C 1.5U mpm 3C
第十二章电力系统内部过电压
第十二章电力系统内部过电压
第二节 操作过电压
电力系统中常见的操作过电压有：中性点绝缘电网 中的电弧接地过电压；切除电感性负载过电压；切除 电容性负载过电压；空载线路合闸过电压以及系统解 列过电压等。 ❖一、空载变压器的分闸过电压 ❖二、空载长线路的操作过电压 ❖三、电弧接地过电压
第十二章电力系统内部过电压
此在电路切除前，可认为
电容电压uC和电源电势e近 似相等，而流过断口的工
频电流iC超前电源电压90°。
图12-4 切除空载长线
(a)接线图； (b)单相等值电路图
第十二章电力系统内部过电压
伴随着高频振荡电压的出现，QF断口间将有高 频电流流过，它超前于高频电压90°。因此，当uC 达到(-3Em)时（图中t＝t3时刻），高频电流恰恰经 过零点，于是电弧可能再一次熄灭。又经过工频半 个周波后（图中t＝t4时刻），作用在断口上的电压 将达4Em。假如断口又恰好在此时击穿，则由于电 容的起始电压为(-3Em)，电源电压为Em，振幅为4Em， 振荡后电容上的最大电压可达5Em。
图12-5第十切二除章空电载力长系线统时内部的过电电流压和电压波形
限制切空载线路过电压的措施有： （1）采用不重燃断路器
在现代断路器设计中通过提高触头之间的介 质绝缘强度使熄弧后触头间隙的电气强度恢复速 度大于恢复电压的上升速度，使电弧不再重燃。 （2）并联分闸电阻R
在断路器主触头上并联分闸电阻R，也是降低 触头间的恢复电压、避免重燃的有效措施。 （3）线路首末端装设避雷器
第十二章电力系统内部过电压
在实际电路中diL/dt是不会达到无穷大的。这是 因为变压器绕组除励磁电感LT外，还有电容CT，如 图12-1所示。断路器截断电流后，电感中的电流可
第二节 操作过电压
电力系统中常见的操作过电压有：中性点绝缘电网 中的电弧接地过电压；切除电感性负载过电压；切除 电容性负载过电压；空载线路合闸过电压以及系统解 列过电压等。 ❖一、空载变压器的分闸过电压 ❖二、空载长线路的操作过电压 ❖三、电弧接地过电压
第十二章电力系统内部过电压
此在电路切除前，可认为
电容电压uC和电源电势e近 似相等，而流过断口的工
频电流iC超前电源电压90°。
图12-4 切除空载长线
(a)接线图； (b)单相等值电路图
第十二章电力系统内部过电压
伴随着高频振荡电压的出现，QF断口间将有高 频电流流过，它超前于高频电压90°。因此，当uC 达到(-3Em)时（图中t＝t3时刻），高频电流恰恰经 过零点，于是电弧可能再一次熄灭。又经过工频半 个周波后（图中t＝t4时刻），作用在断口上的电压 将达4Em。假如断口又恰好在此时击穿，则由于电 容的起始电压为(-3Em)，电源电压为Em，振幅为4Em， 振荡后电容上的最大电压可达5Em。
图12-5第十切二除章空电载力长系线统时内部的过电电流压和电压波形
限制切空载线路过电压的措施有： （1）采用不重燃断路器
在现代断路器设计中通过提高触头之间的介 质绝缘强度使熄弧后触头间隙的电气强度恢复速 度大于恢复电压的上升速度，使电弧不再重燃。 （2）并联分闸电阻R
在断路器主触头上并联分闸电阻R，也是降低 触头间的恢复电压、避免重燃的有效措施。 （3）线路首末端装设避雷器
第十二章电力系统内部过电压
在实际电路中diL/dt是不会达到无穷大的。这是 因为变压器绕组除励磁电感LT外，还有电容CT，如 图12-1所示。断路器截断电流后，电感中的电流可
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2020/12/10
通过电容的静电耦合和 互感的电磁耦合，在相 邻送电线路之间或变压 器绕组之间
2
第一节 内部过电压的分类
内部过电压的特点
➢ 过电压的能量来源于系统本身，其幅值与系统 标称电压成正比，用Kn表征过电压的高低
内过电压幅值 Kn 系统最高运行相电压值幅
➢ 影响因数有系统结构、中性点运行方式、元件的 性能参数、故障性质及操作过程等
35~60kV系统，工频电压升高可达系统最高运 行线电压，避雷器额定电压规定为系统最高运 行电压的100％，称为100％避雷器
例如35kV阀型避雷器的额定电压为41kV
110、220kV系统，工频电压升高可达系统最高 电压的0.8倍，避雷器额定电压按系统最高电压 的80％确定，称为80％避雷器
例如：FZ-110J的灭弧电压为100kV
在正常或故障时出现幅值超过最大工作相电压、频率 为工频或接近工频的电压升高，或称工频电压升高
工频过电压的分类
空载长线路的电容效应 不对称接地故障 负荷突变
2020/12/10
8
工频过电压的分类
空载长线路的电容效应
不对称接地故障
负荷突变
2020/12/10
当首端的输入阻抗为容性，计及电 源内阻抗的影响(感性)时，不仅使 线路末端电压高于首端，而且使线 路首、末端电压高于电源电动势
频率等于外加强迫频率，发生谐振，系统元
件上出现过电压 2020/12/10
16
第三节 谐振过电压概述
谐振过电压特点及分类
➢ 谐振是一种周期性或准周期性的运行状态，直到 破坏谐振的条件出现
➢ 谐振过电压的严重性既取决于它的幅值，也取决 于它的持续时间 谐振过电压危及电气设备的绝缘 持续的过电流烧毁小容量的电感元件，还影响保 护装置的工作条件，如避雷器的灭弧条件
以单相接地故障最为常见，且引起 的工频电压升高也最严重
断路器跳闸前输送负荷的大小、空 载长线路的电容效应、发电机励磁 系统及电压调整器的特性、原动机 调速器及制动设备的惰性
9
第二节 工频过电压概述
讨论工频过电压的意义
➢ 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
500kV空载变压器1.3p.u.允 母线侧 1.3p.u. 许持续1min
线路侧 1.4p.u. 500kV并联电抗器1.4p.u.允
2020/12/10
许持续1min
10
第二节 工频过电压概述
讨论工频过电压的意义
内部过电压概论
内部过电压的分类 工频过电压概述 谐振过电压概述 操作过电压概述
2020/12/10
1
第一节 内部过电压的分类
内部过电压的定义
电力系统中由于断路器操作、故障发生及消失或 其它原因，使系统参数发生变化，引起电网内部 电磁能量转化或传递所造成的电压升高
导线的折断 非线性电感（磁饱和 现象）满足谐振的条 件
➢ 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，避雷器额定电压规定为系统 最高运行线电压的1.1倍，称为110％避雷器
例如10kV系统的最高运行线电压按1.15Ue考虑， 避雷器额定电压为12.7kV
2020/12/10
11
➢ 决定避雷器额定电压（灭弧电压）的重要依据
不对称的接地故障 甩负荷
合空线
操作过电压（
0.1s以内）切切空空变线
解列
弧光接地
5
500kV、336km空载线路合闸过电压 倍数 K 随时间的变化曲线
合闸后0.1秒内的电压升高：是高幅值、强阻尼、高频率 的操作过电压
0.1秒至1秒内的电压升高：是 由于发电机的调压装置的惰性 和线路的电容效应，称为暂时 工频电压升高
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17
第三节 谐振过电压概述
谐振过电压特点及分类
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15
第三节 谐振过元件：电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈 、电抗器、线路导线电感等
电容元件：线路导线对地和相间电容、补偿用的并联 和串联电容器组、高压设备的杂散电容
当系统进行操作或发生故障时，电感、电容
元件可形成各种振荡回路，如某一自由振荡
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➢ 决定避雷器额定电压（灭弧电压）的重要依据
330kV及以上系统，输送距离较长，计及长线 路的电容效应时，线路末端工频电压升高可能 超过系统最高电压的80％，则根据安装位置的 不同分为：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
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大于1秒后，发电机自动电压调整器发生作用，电压下 降，2、3秒后，系统进入稳定状态，这时主要是长线路 电容效应引起的稳态工频电压升高
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内部过电压概论
内部过电压的分类 工频过电压概述 谐振过电压概述 操作过电压概述
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第二节 工频过电压概述
工频过电压的定义
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第二节 工频过电压概述
工频过电压的限制措施
装设并联电抗器：电抗器的感性无功功率 部分地补偿了线路的容性无功功率
可同时降低线路首端及末端的工频电压升 高
选择合适的电抗器容量和位置来控制工频 电压升高在允许范围内
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内部过电压概论
内部过电压的分类 工频过电压概述 谐振过电压概述 操作过电压概述
工频过电压 在正常或故障时出现幅值超过 最大工作相电压、频率为工频或接近工 频的电压升高，或称工频电压升高
谐振过电压 由于操作或故障使系统电感元 件与电容元件参数匹配时，发生谐振，
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产生过电压
内部过电压
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线性谐振
谐振过电压 铁磁
暂时过电压
参数
空载长线路的电容效应
工频电压升高
➢ 系统参数变化的原因是多种多样的，因此内部过
2020/12/10 电压的幅值、振荡频率、持续时间不相同
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第一节 内部过电压的分类
内部过电压的分类
➢ 操作过电压 因操作或故障引起的暂态电压升高
➢ 暂时过电压 暂态电压后出现的持续时间较长的 工频电压升高或谐振现象，过电压具有稳态性质
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通过电容的静电耦合和 互感的电磁耦合，在相 邻送电线路之间或变压 器绕组之间
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第一节 内部过电压的分类
内部过电压的特点
➢ 过电压的能量来源于系统本身，其幅值与系统 标称电压成正比，用Kn表征过电压的高低
内过电压幅值 Kn 系统最高运行相电压值幅
➢ 影响因数有系统结构、中性点运行方式、元件的 性能参数、故障性质及操作过程等
35~60kV系统，工频电压升高可达系统最高运 行线电压，避雷器额定电压规定为系统最高运 行电压的100％，称为100％避雷器
例如35kV阀型避雷器的额定电压为41kV
110、220kV系统，工频电压升高可达系统最高 电压的0.8倍，避雷器额定电压按系统最高电压 的80％确定，称为80％避雷器
例如：FZ-110J的灭弧电压为100kV
在正常或故障时出现幅值超过最大工作相电压、频率 为工频或接近工频的电压升高，或称工频电压升高
工频过电压的分类
空载长线路的电容效应 不对称接地故障 负荷突变
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工频过电压的分类
空载长线路的电容效应
不对称接地故障
负荷突变
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当首端的输入阻抗为容性，计及电 源内阻抗的影响(感性)时，不仅使 线路末端电压高于首端，而且使线 路首、末端电压高于电源电动势
频率等于外加强迫频率，发生谐振，系统元
件上出现过电压 2020/12/10
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第三节 谐振过电压概述
谐振过电压特点及分类
➢ 谐振是一种周期性或准周期性的运行状态，直到 破坏谐振的条件出现
➢ 谐振过电压的严重性既取决于它的幅值，也取决 于它的持续时间 谐振过电压危及电气设备的绝缘 持续的过电流烧毁小容量的电感元件，还影响保 护装置的工作条件，如避雷器的灭弧条件
以单相接地故障最为常见，且引起 的工频电压升高也最严重
断路器跳闸前输送负荷的大小、空 载长线路的电容效应、发电机励磁 系统及电压调整器的特性、原动机 调速器及制动设备的惰性
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第二节 工频过电压概述
讨论工频过电压的意义
➢ 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
500kV空载变压器1.3p.u.允 母线侧 1.3p.u. 许持续1min
线路侧 1.4p.u. 500kV并联电抗器1.4p.u.允
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许持续1min
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第二节 工频过电压概述
讨论工频过电压的意义
内部过电压概论
内部过电压的分类 工频过电压概述 谐振过电压概述 操作过电压概述
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第一节 内部过电压的分类
内部过电压的定义
电力系统中由于断路器操作、故障发生及消失或 其它原因，使系统参数发生变化，引起电网内部 电磁能量转化或传递所造成的电压升高
导线的折断 非线性电感（磁饱和 现象）满足谐振的条 件
➢ 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，避雷器额定电压规定为系统 最高运行线电压的1.1倍，称为110％避雷器
例如10kV系统的最高运行线电压按1.15Ue考虑， 避雷器额定电压为12.7kV
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➢ 决定避雷器额定电压（灭弧电压）的重要依据
不对称的接地故障 甩负荷
合空线
操作过电压（
0.1s以内）切切空空变线
解列
弧光接地
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500kV、336km空载线路合闸过电压 倍数 K 随时间的变化曲线
合闸后0.1秒内的电压升高：是高幅值、强阻尼、高频率 的操作过电压
0.1秒至1秒内的电压升高：是 由于发电机的调压装置的惰性 和线路的电容效应，称为暂时 工频电压升高
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第三节 谐振过电压概述
谐振过电压特点及分类
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第三节 谐振过元件：电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈 、电抗器、线路导线电感等
电容元件：线路导线对地和相间电容、补偿用的并联 和串联电容器组、高压设备的杂散电容
当系统进行操作或发生故障时，电感、电容
元件可形成各种振荡回路，如某一自由振荡
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➢ 决定避雷器额定电压（灭弧电压）的重要依据
330kV及以上系统，输送距离较长，计及长线 路的电容效应时，线路末端工频电压升高可能 超过系统最高电压的80％，则根据安装位置的 不同分为：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
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大于1秒后，发电机自动电压调整器发生作用，电压下 降，2、3秒后，系统进入稳定状态，这时主要是长线路 电容效应引起的稳态工频电压升高
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内部过电压概论
内部过电压的分类 工频过电压概述 谐振过电压概述 操作过电压概述
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第二节 工频过电压概述
工频过电压的定义
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第二节 工频过电压概述
工频过电压的限制措施
装设并联电抗器：电抗器的感性无功功率 部分地补偿了线路的容性无功功率
可同时降低线路首端及末端的工频电压升 高
选择合适的电抗器容量和位置来控制工频 电压升高在允许范围内
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内部过电压概论
内部过电压的分类 工频过电压概述 谐振过电压概述 操作过电压概述
工频过电压 在正常或故障时出现幅值超过 最大工作相电压、频率为工频或接近工 频的电压升高，或称工频电压升高
谐振过电压 由于操作或故障使系统电感元 件与电容元件参数匹配时，发生谐振，
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产生过电压
内部过电压
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线性谐振
谐振过电压 铁磁
暂时过电压
参数
空载长线路的电容效应
工频电压升高
➢ 系统参数变化的原因是多种多样的，因此内部过
2020/12/10 电压的幅值、振荡频率、持续时间不相同
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第一节 内部过电压的分类
内部过电压的分类
➢ 操作过电压 因操作或故障引起的暂态电压升高
➢ 暂时过电压 暂态电压后出现的持续时间较长的 工频电压升高或谐振现象，过电压具有稳态性质
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