电力系统过电压研究新进展(2013博士班讲座).pptVIP

3、高压电网过电压 高压电网过电压亦有雷电过电压和内部过电压两种形式。在这介绍两个案例。 案例一：某供电局220kV变电站进行220kV西竹甲线母线倒闸操作过程中，由于1M母线25441隔离开关动、静触头没有夹紧，在拉开2M母线25442隔离开关时，隔离开关拉弧形成的“火球”发生两相短路故障。与此同时，该供电局500kV变电站35kV无功补偿系统23C、43C、42C电容器组发生跳闸故障，故障造成23C电容器爆炸，烧毁整组电容器，43C串抗B相匝间短路烧损三相串抗。 分析： 500kV是系统电源，通过自耦变压器给220kV系统供电，自耦变压器的35kV侧带无功补偿系统和变电站负载。 1）电弧“火球”引起220kV侧相间短路，通过电路分析这种相间短路不会引 起35kV侧电压升高，而是降低，即不会引发事故 2）电弧“火球”是一种在空气中燃烧的开放性电弧，电弧是不稳定的，随着工 频电源的相角而变化，当短路电流过零时会发生瞬间熄弧现象，这种冲 击会对系统产生严重影响，可在系统35kV侧电容器出现很高幅值的暂态 过电压与过电流。 35kV系统的23C、43C、42C电容器组采用的电抗率不同，前两组电容器采用的是12%电抗率， 42C电容器组采用的是6%电抗率，电抗率越大其运行时电容器上的工作电压越高。 仿真计算表明，电抗率为12%的电容器的过电压最大值为故障前母线相电压值的4.121倍，过电流最大值为8.496kA，为其额定电流值的7.192倍。 案例二：某供电局500kV变电站的220kV同杆两回线路的杆塔遭受雷击， 引起两回线路的A相同时发生冲击闪络，并沿闪络通道形成了单相接地故障， 发生接地故障的同时引起了变压器的重瓦斯保护误动作，造成了主变压器的各 侧开关跳闸。 分析：该500kV主变压器是三菱公司生产的紧凑型变压器，当变压器出口 短路电流达到13kA时，会产生变压器中的油流涌动，引起瓦斯保护误动作。 很显然，该事故是雷击引起系统短路而产生的。通过仿真可以计算出，该 变电站220kV线路在很大范围内雷击闪络可能引起类似事故发生，并依据相关 概念可提出防止事故发生的措施。 4、超高压电网过电压 4.1 超高压电网的内部过电压 4.1.1 超高压电网的工频过电压 工频过电压产生的原因包括：空载长线路的电容效应、不对称接地故障引起的健全相电压升髙； 工频过电压与系统结构、容量、参数及运行方式有关。一般工频过电压的幅值不高，但持续时间较长。 工频过电压在超、特高压电网中有重要影响： 直接影响操作过电压的幅值； 避雷器额定电压选择的重要依据； 影响电气设备的耐压水平。 表4-1 中国各电压等级电网工频过电压倍数与持续时间 表4-2 各国特高压系统工频过电压水平 电压等级 10~66kV 110/220kV 330kV 500kV 750kV 1000kV 电压倍数（ p.u. ） 1.73 1.3~1.4 1.3~1.4 1.3~1.4 1.3~1.4 1.3~1.4 持续时间 2h 0.2~0.5s 0.1s 0.1s 0.1s 0.1s 国别 前苏联 日本 意大利 最高工作电压（kV ） 1200 1100 1050 工频过电压（ p.u. ） 1.4 1.4 1.35 1) 空载长线路的电容效应 线路末端电压与电源电势的关系式为： 沿线电压分布式为： 2) 输电线路轻载引起的工频过电压 当 U1 =U2 = 时，线路中间电压最高，有： 3）电网单相接地，健全相电压值为： 式中Kj1为单相接地系数，而K值取决于系统零序阻抗与正序阻抗的比值。 4）系统两相接地，非故障相电压值为： 式中Kj2为两相接地系数。 4.1.2 避雷器额定电压的选择 避雷器额定电压Ur：在动作负载试验中，能够耐受10s的最大工频电压。 避雷器持续运行电压Uc：能够长期耐受的最大工频电压。 对110kV及以上中性点有效接地系统，工频过电压