电力系统内部过电压
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3、6、l0kV中性点不接地系统，可达最高运行线电压的1.1 倍，取作避雷器的额定电压。如10kV系统最高电压按
1.15UN考虑，则避雷器额定电压为12.7kV。 (35-60)kV系统，一般采用消弧线圈接地，线路末端工
频电压升高可能超过系统最高电压的100％，选用的避雷 器的灭弧电压规定为系统最高电压，称为100％避雷器， 例如35kV避雷器的灭弧电压为41kV。
＊对110、220kV系统，若中性点接地，则避雷器的灭
弧电压则按系统最高电压的80％确定，称为80％避雷器 ，例如FZ-110J的灭弧电压为100kV。 ＊对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
Z
电源容量越小（感抗XS越大），升高越严重。
➢ 单电源供电，应取最小运行方式时的XS为依据。
➢ 在双端电源供电，线路合闸时，先合电源容量较大
的一侧，后合电源容量较小的一侧；线路切除时，
先切容量较小的一侧，后切容量较大的一侧。
例：某500kV线路，长250km，电源电抗XS=263.2，线路参数
C0 0.0127nF / m L0 0.9μH / m 求线路终端电压？
11.1 工频过电压（工频电压升高）
11.1.1 空载长线的电容效应 11.1.2 不对称短路引起的工频电压升高 11.1.3 甩负荷引起的工频电压升高
6
11.1.1 空载长线的电容效应
输电线路不太长，集中参数电路进行分析：
R0
L0
RT
LT
e(t) CT
CT
2
2
R uR
e(t)
L
uL uC
4
11.1 工频过电压（工频电压升高）
电力系统中在正常或故障时可能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，统称工频过电压。
直接影响操作过电压的幅值 决定避雷器额定电压的重要依据 持续时间长，对设备绝缘及运行性能有重大影响（绝缘内
部游离、过热、电晕等）
11 电力系统内部过电压
km
1500km
U2，线路处于谐振状态。
11.1.1 空载长线的电容效应
（3）工频电压升高受电源容量的影响
U x
E cos cosx cos(l )
E cos cosl cos sin l sin
cosx
UL U R I
E
cos x
E
cos x
UC E
cosl tan sinl
cosl XS sinl
i
UL U R I
C
E U C
(a)
(b)
(c)
E U R U L UC RI jX L I jX C I
若忽略R的作用：
E U L UC jI ( X L X C )
一般R要比XL、XC小得多，而 工频下空载线路的XC比XL大
11.1.1 空载长线的电容效应
输电线路长度增加，分布参数电路进行分析。
Z L0 0.9 106 266.2 C0 0.0127109
l L0C0 l
2180o 5，0 0.9106 0.0127 109 l 0.06o 250103 15
E
E
U2 cosl XS sinl cos15 263.2 sin15 1.41 E
Z
266.2
若Xs=0
操作过电压
工频电百度文库升高
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
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
11 电力系统内部过电压
11.1 工频过电压（工频电压升高） 11.2 谐振过电压 11.3 间歇性电弧接地过电压 11.4 切除空载线路过电压 11.5 空载线路合闸过电压 11.6 切除空载变压器过电压
x
l
.
U1
0
.
U2
11.1.1 空载长线的电容效应
（2）线路末端电压升高程度与线路长度有关
U1
E cos cos(l )
cosx
E cos cos(l )
cosl
U 2
cosl
U 2 U1
1
cosl
xl
线路长度越长，末端工频电压越高。
对架空线路， 约为0.06/km l 90
l
90o 0.06o /
U1 I1 XS
E
L0dx Ux C0 dx
dx
x
U2 I2
U x
E cos cosx cos(l )
arctan XS ，Z L0 ，
Z
C0
（1）空载时线路上的各点电压 按余弦分布
U
U 2
E cos cosx cos(l )
x0
E cos cos(l )
U2 U1
U x U 2 cosx
13
11.1.2 不对称短路引起的工频电压升高
系统中不对称短路故障，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
短路电流的零序分量会使健全相出现工频电压升高， 称为不对称效应。
系统在发生不对称故障时，故障点各相电压和电流是 不对称的，可以采用对称分量法利用复合序网进行分 析。
工频电压升高---决定避雷器额定电压的依据
k —容许电压偏离系数
对220kV及以下系统： k 1.1 5 对330~500kV系统： k 1.1
电力系统内部过电压类型
在一定位置上的相对地或相 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。(0.1s以内)
暂态过电压
电力系统内部过电压
11 电力系统内部过电压
➢ 由于开关操作、故障或其他原因，使电力系统参数发生变化 ，引起内部电磁能量的振荡转化或传递所造成的电压升高— —电力系统的内部过电压。
➢ 能量来自电网本身，大小与电网工作电压有一定关系。 ➢ 用工作电压的倍数（过电压倍数 p.u.）来表示。
U k 2U n 3
E
E
U2 cosl XS sinl cos15 1.035 E
Z
11.1.1 空载长线的电容效应
➢ 措施：补偿容性电流； ➢ 超高压系统中为限制电容效应引起的工频电压升高，广泛
采用并联电抗补偿
QL 0.6 QC
11 电力系统内部过电压
11.1 工频过电压（工频电压升高）
11.1.1 空载长线的电容效应 11.1.2 不对称短路引起的工频电压升高 11.1.3 甩负荷引起的工频电压升高
1.15UN考虑，则避雷器额定电压为12.7kV。 (35-60)kV系统，一般采用消弧线圈接地，线路末端工
频电压升高可能超过系统最高电压的100％，选用的避雷 器的灭弧电压规定为系统最高电压，称为100％避雷器， 例如35kV避雷器的灭弧电压为41kV。
＊对110、220kV系统，若中性点接地，则避雷器的灭
弧电压则按系统最高电压的80％确定，称为80％避雷器 ，例如FZ-110J的灭弧电压为100kV。 ＊对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
Z
电源容量越小（感抗XS越大），升高越严重。
➢ 单电源供电，应取最小运行方式时的XS为依据。
➢ 在双端电源供电，线路合闸时，先合电源容量较大
的一侧，后合电源容量较小的一侧；线路切除时，
先切容量较小的一侧，后切容量较大的一侧。
例：某500kV线路，长250km，电源电抗XS=263.2，线路参数
C0 0.0127nF / m L0 0.9μH / m 求线路终端电压？
11.1 工频过电压（工频电压升高）
11.1.1 空载长线的电容效应 11.1.2 不对称短路引起的工频电压升高 11.1.3 甩负荷引起的工频电压升高
6
11.1.1 空载长线的电容效应
输电线路不太长，集中参数电路进行分析：
R0
L0
RT
LT
e(t) CT
CT
2
2
R uR
e(t)
L
uL uC
4
11.1 工频过电压（工频电压升高）
电力系统中在正常或故障时可能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，统称工频过电压。
直接影响操作过电压的幅值 决定避雷器额定电压的重要依据 持续时间长，对设备绝缘及运行性能有重大影响（绝缘内
部游离、过热、电晕等）
11 电力系统内部过电压
km
1500km
U2，线路处于谐振状态。
11.1.1 空载长线的电容效应
（3）工频电压升高受电源容量的影响
U x
E cos cosx cos(l )
E cos cosl cos sin l sin
cosx
UL U R I
E
cos x
E
cos x
UC E
cosl tan sinl
cosl XS sinl
i
UL U R I
C
E U C
(a)
(b)
(c)
E U R U L UC RI jX L I jX C I
若忽略R的作用：
E U L UC jI ( X L X C )
一般R要比XL、XC小得多，而 工频下空载线路的XC比XL大
11.1.1 空载长线的电容效应
输电线路长度增加，分布参数电路进行分析。
Z L0 0.9 106 266.2 C0 0.0127109
l L0C0 l
2180o 5，0 0.9106 0.0127 109 l 0.06o 250103 15
E
E
U2 cosl XS sinl cos15 263.2 sin15 1.41 E
Z
266.2
若Xs=0
操作过电压
工频电百度文库升高
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
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
11 电力系统内部过电压
11.1 工频过电压（工频电压升高） 11.2 谐振过电压 11.3 间歇性电弧接地过电压 11.4 切除空载线路过电压 11.5 空载线路合闸过电压 11.6 切除空载变压器过电压
x
l
.
U1
0
.
U2
11.1.1 空载长线的电容效应
（2）线路末端电压升高程度与线路长度有关
U1
E cos cos(l )
cosx
E cos cos(l )
cosl
U 2
cosl
U 2 U1
1
cosl
xl
线路长度越长，末端工频电压越高。
对架空线路， 约为0.06/km l 90
l
90o 0.06o /
U1 I1 XS
E
L0dx Ux C0 dx
dx
x
U2 I2
U x
E cos cosx cos(l )
arctan XS ，Z L0 ，
Z
C0
（1）空载时线路上的各点电压 按余弦分布
U
U 2
E cos cosx cos(l )
x0
E cos cos(l )
U2 U1
U x U 2 cosx
13
11.1.2 不对称短路引起的工频电压升高
系统中不对称短路故障，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
短路电流的零序分量会使健全相出现工频电压升高， 称为不对称效应。
系统在发生不对称故障时，故障点各相电压和电流是 不对称的，可以采用对称分量法利用复合序网进行分 析。
工频电压升高---决定避雷器额定电压的依据
k —容许电压偏离系数
对220kV及以下系统： k 1.1 5 对330~500kV系统： k 1.1
电力系统内部过电压类型
在一定位置上的相对地或相 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。(0.1s以内)
暂态过电压
电力系统内部过电压
11 电力系统内部过电压
➢ 由于开关操作、故障或其他原因，使电力系统参数发生变化 ，引起内部电磁能量的振荡转化或传递所造成的电压升高— —电力系统的内部过电压。
➢ 能量来自电网本身，大小与电网工作电压有一定关系。 ➢ 用工作电压的倍数（过电压倍数 p.u.）来表示。
U k 2U n 3
E
E
U2 cosl XS sinl cos15 1.035 E
Z
11.1.1 空载长线的电容效应
➢ 措施：补偿容性电流； ➢ 超高压系统中为限制电容效应引起的工频电压升高，广泛
采用并联电抗补偿
QL 0.6 QC
11 电力系统内部过电压
11.1 工频过电压（工频电压升高）
11.1.1 空载长线的电容效应 11.1.2 不对称短路引起的工频电压升高 11.1.3 甩负荷引起的工频电压升高