2020年吉林国家电网公司招聘考试电气类高频考点：电力系统内部过电压种类及其防护措施

电力系统内部过电压种类及其防护措施
6-1 准备知识
 
6-2 内过电压
2.1  概述：一般将作用在绝缘上的过电压分为外过电压和内过电压两种。外过电压是由雷击引起的。内过电压则是由于系统参数发生变化时的电磁能的振荡和积聚所引起的。
内过电压的幅值与电网工频相电压的幅值Uxg之比，叫内过电压倍数K。在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型: 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。
切空变过电压：原因：截流。 切断大电流流时，电弧通常在工频电流自然过零时熄灭的，但激磁电流很小（一般 只是额定电流的0.5%~5%，约数安到数十 安)，断路器切小电流时，会在电流过零之前强行切断。即di/dt→∝，于是在变压器激磁电感L上将感应出过电压u=Ldi/dt→∝,即在这种操作过程中，有可能产生很高的过电压。
切空变过电压的幅值与下列因素有关：
1．断路器吹灭小电流电弧的能力以及断路器断口之间绝缘强度恢复的速度。
2．变压器绕组电容的大小以及变压器激磁电流的大小。
3．断路器有无并联电阻以及断路器切断电流后变压器绕组上是否装有避雷器。
切空变过电压也同时作用在断路器的断口上，如果断路器断口的绝缘强度恢复很慢（dt大）则断口起限制过电压的作用。即断路器的重燃对限制切空变过电压是有利的。
变压器绕组的电容C对过电压的幅值影响也很大。当电流在瞬时值为I时被断路器强迫切断时，电感L中的磁能（1/2Li2）将转变为储在电容C中的电能（1/2Cu2）。按能量不灭定律：
1/2Li2=1/2Cu2   所以        
式中u为C上的电压，也就是L上的电压。由上式可知，当绕组的电容C较大时，过电压u较小；当变压器的激磁电流较小时，即使在到达幅值时被切断，过电压也不大。现在高压变压器所采用的硅钢片，其激磁电流仅为额定电流的0.2%左右，同时由于采用了纠结式绕组，大大增加了绕组的电容，所以在切这种空变时的过电压倍数一般不会大于2。
如果在断路器的断口上有并联电阻Rb，在断路器的主触头断开后，电流仍可沿Rb流通，因此电流不会突变到零，从而限制了过电压。但如果Rb比激磁阻抗小得多，则在断开Rb时还是会有较大的截流现象，因此仍会产生较高的过电压。
由于空截变压器绕组的磁能比避雷器允许通过的能量要小得多，因此采用避雷器保护能够可靠地限制切空变过电压。
2.3  切、合空线过电压：电网中用断路器切、合空线是一种常见的常规或故障操作方式。在这种操作过程中也会产生过电压。
2.3.1  合空线过电压：
 
根据电路理论可以写出：    ∵        ∴  
其解为：，随时间t的变化曲线不难画出如下图所示：
 
 
从上图可见，线路对地电容C上的电压围绕其“稳态值”而振荡，最大值为2。
2.3.2切空线过电压：
产生过电压的原因是断路器分闸过程中的重燃现象。运行经验表明，断路器灭弧能力越差，重燃几率越大，过电压幅值越高。

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