电力系统过电压介绍讲述

电荷分离、电荷的积聚分布、雷云电场
的形成等进行分析、研究，其中比较有
代表性的有感应起电、对流起电、温差
起电、水滴分裂起电、融化起电、冻结
起电等，但至今尚无定论。
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二、 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。
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
（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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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。
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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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❖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。
甩负荷引起的工频电压升高 线性谐振过电压 铁磁谐振过电压 参数谐振过电压
操作过电压
切断空载线路过电压 空载线路合闸过电压 切断空载变压器过电压
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断续电弧接地过电压
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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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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。
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。
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。
.
.
.
.
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。
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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
（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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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
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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。
电力系统过电压
内部过电压
暂时过电压 操作过电压
工频电压升高 谐振过电压
雷电过电压
直接雷过电压 感应雷过电压
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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。
分类：
空载长线的电容效应
工频电压升高 不对称短路引起的工频电压升高
暂时过电压
内部过电压
谐振过电压
电力系统过电压
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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 对绝缘有危险的电压升高和电位升 高。通常过电压可以作如下分类：
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电力系统过电压的种类和过电压水平
过电压的分类
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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
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第五节 切除空载变压器过电压
一、发展过程
电弧
u～
i=iL+iC ≈iL
iL
iC
LT
CT
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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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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；
（3）母线上的出线数：当母线上同时
接有几条出线，而只切除其中一条时，
这种过电压将较小；
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第四节 空载线路合闸过电压
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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、雷云的形成
❖ 关于雷云的形成机理有很多的理论，它
们或从微观的物理过程出发、或从宏观
的大气现象出发，对雷云形成过程中的