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高电压技术 国网考试考点46.电力系统内部过电压机理、类型及其防护措施，希望这份脑图会对你有所帮助。
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高电压技术 国网考试考点44，波过程实质上是导线周围空间储存电磁能（能量沿导线传播）的过程，基本规律是储存在电场的能量密度和储存在磁场的能量密度相等
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46.电力系统内部过电压机理、类型及其防护措施
持续时间：雷电＜操作＜工频＜谐振
电感元件与电容元件串联且感抗等于容抗时会发生电压谐振现象
限压保护装置无法防护谐振过电压
暂时过电压具有稳态性质，不允许持久存在
操作过电压的持续时间在0.1s（5个工频周波）内，而暂时过电压的持续时间长的多
操作过电压指的操作是“电网参数的突变”
内部过电压的能量来自系统本身，幅值大小与电力系统的工作电压成正比
工频过电压基准值为最高运行的相电压有效值；操作过电压基准值为最高运行的相电压峰值
内部过电压倍数=内过电压幅值/系统最高运行相电压幅值
Uφ=√2/3·kUn
容许电压偏移系数k=系统最大工作电压/系统额定电压
一.切断空载线路过电压
1.发展过程
切断的是电容电流
线路过电压不断增大（-Uφ→3Uφ→-5Uφ→7Uφ），取奇数最大值
过电压最大值超过3Uφ的概率很小（＜5%）
最严重情况是电流过零时熄灭和电源电压到达异端半波峰值时重燃
电弧的重燃是产生这种过电压的根本原因
2.影响因素和降压措施
因素
⑴中性点接地方式
⑵断路器的性能
⑶损耗
⑷母线上的出线数
⑸断路器外侧是否装有电磁式电压互感器
措施
⑴采用不重燃断路器
过电压是确定220kV及以下电气设备操作冲击绝缘水平的主要依据
最有效采用SF6断路器
⑵加装并联分闸电阻
阻值处于1000～3000Ω（中值电阻）
⑶利用避雷器来保护
后备保护
⑷线路上装设泄流设备
并联电抗器或电磁式电压互感器
二.空载线路合闸过电压
正常合闸的最大过电压可达2倍相电压幅值
三相重合闸情况最严重，最大过电压可达3倍相电压幅值
在无补偿装置的线路上，线首最低，线末最高
三相重合闸过电压是合闸过电压中最严重的一种，成为选择超高压系统绝缘水平的决定性因素
产生过电压原因是电容、电感上的电磁振荡
2.影响因素和限制措施
⑴合闸相位
⑵线路损耗
减弱振荡，降低过电压
⑶线路残余电压（电荷）的变化
⑷电容效应
使过电压升高
⑸中性点接地方式
⑹断路器合闸的不同期（合闸方式）
⑺线路长度
⑴装设并联合闸电阻（最有效）
先合辅助触头，再合主触头
阻值处于400～1000Ω（低值电阻）
⑵同电位合闸
⑶利用避雷器保护
ZnO避雷器可以将过电压倍数限制到1.5～1.6
⑷采用单相重合闸，避免线路残压影响
⑸装设并联电抗器
三.切除空载变压器过电压
空载变压器在正常运行时表现为一激磁电感，切除空载变压器就是开断一个小容量电感负荷，在变压器和断路器上出现很高的过电压
在开断并联电抗器，消弧线圈等电感元件时，也会引起类似过电压
产生过电压的原因
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，从而迫使电感中的磁场能量转化为电场能量，导致电压升高
电流在过零之前就被强行切断（截流现象）
2.影响因素与限制措施
⑴断路器性能
灭弧能力越强的断路器，切空变过电压最大值也越大。
⑵变压器的参数
变压器两侧接有较长的连接线或电缆线时会使过电压降低
⑶变压器的相数、绕组接线方式、铁芯结构、中性点接地方式、断路器的断口电容，以及与变压器相连的电缆线段、架空线段
⑴在变压器任一侧装上金属氧化物（阀型）避雷器
⑵断路器触头间电弧重燃将使电感中的储能越来越小，使过电压幅值变小。
⑶纠结式绕组以及增加静电屏蔽
⑷优质导磁材料，减小励磁电流。
⑸断路器装设并联电阻
高值电阻
四.断续电弧接地过电压
这种过电压的发展过程和幅值大小都与熄弧的时间有关
消除间歇性电弧接地过电压的根本途径是消除间歇性电弧
人为增大相间电容是抑制间歇性电弧接地的有效措施
过电压产生原因是断续电弧不稳定燃烧
中性点不接地系统发生单相接地时，故障点会流过电容电流
⑴熄弧与重燃的相位
电弧的熄灭与重燃时间对最大过电压起决定作用
以工频电流过零时电弧熄灭接地过电压的发展过程，称为工频灭弧理论
以高频振荡电流过零时电弧熄灭的发展过程，称为高频灭弧理论
空气中的开放性电弧大多在工频电流过零时熄灭；在强烈去游离的条件下，电弧在高频电流过零时熄灭
按工频电流过零时熄弧的理论所得分析结论
①非故障相的最大过电压倍数为3.5
②故障相上不存在振荡过程，最大过电压倍数等于2
⑵系统相关参数
⑶中性点接地方式
⑴采用中性点直接接地方式
⑵采用中性点经消弧线圈接地方式
从消弧的视角出发，采用全补偿
采用过补偿运行方式，补偿范围达到5%～10%
⑶线路过长时可采用分网运行方式，减小接地电流
五.有关操作过电压若干总的概念与结论
⑴操作过电压的产生原因根源为电力系统内部储存的电磁能量发生交换和振荡
电力系统在运行中突然短路引起的过电压叫做操作过电压
⑵操作过电压波形
①在工频电压分量上叠加一高频衰减性振荡波
②在工频电压分量上叠加一非周期性冲击波
⑶在断路器内安装并联电阻是降低多种操作过电压的有效措施
220V及以上的电力系统中，通常采用限制切空线过电压为主的中值电阻
500kV及以上电力系统中通常采用限制合空线过电压为主的低值电阻
⑷操作过电压的计算倍数
330kV系统（直接接地），2.2～2.75
500kV系统（直接接地），2～2.2
750kV系统（直接接地），1.8
⑸能同时保护操作过电压和雷电过电压的磁吹避雷器
六.工频电压升高
工频过电压对超高压、远距离传输系统绝缘水平有决定性作用
1.空载长线电容效应引起的工频电压升高
电容效应与线路长度有关，线路越长，末端电压升得越高
电源容量越小，空载长线的电容效应越大
对于均匀无损空载线路沿线电压分布呈余弦规律
电源漏抗越大，空载线路的工频过电压越大
流过容性电流
线路合闸时应先合电源容量较大的一侧，后合电源容量较小的一侧；线路分闸时应先分电源容量较小的一侧，后分电源容量较大的一侧
2.不对称短路引起的工频电压升高
不对称短路是电力系统中最常见的故障形式
单相接地引起的工频电压是选定阀式避雷器的灭弧电压的依据
⑴3、6、10kV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（灭弧电压）规定为系统最高运行线电压的1.1倍，称为110%避雷器
⑵35～60kV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（灭弧电压）规定为系统最高运行电压的100%，称为100%避雷器
⑶110、220kV系统：单向接地时健全相上的电压升高不大于1.4倍相电压，约为80%的线电压，避雷器的额定电压（灭弧电压）则按系统最高电压的80%确定，称为80%避雷器
⑷330kV及以上系统：线路末端工频电压升高可能超过系统最高电压的80%，电站型避雷器（80%避雷器）和线路型避雷器（90%避雷器）
3.甩负荷引起的工频电压升高
我国规定：330kV，500kV，750kV系统，母线上的工频过电压不超过最高工作相电压的1.3倍，线路不超过1.4倍
⑴220kV及以下的电网中不需要采取特殊措施来限制工频电压升高
⑵330~500kV超高压电网中应采用并联电抗器或静止补偿装置等措施，将工频电压升高限制到1.3~1.4倍相电压以下
七.谐振过电压
电力系统中存在大量储存静电能量的电容元件和储存磁能的电感元件
系统中出现扰动时，这些电感电容元件就有可能形成各种不同的振荡回路，引起谐振过电压。
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
1.谐振过电压的类型
电阻元件和电容元件均为线性元件
电感元件可分为三类
线性（线性谐振）
输电线路的电感，变压器的漏感，消弧线圈补偿
非线性（铁磁谐振）
含有铁芯电感元件：如空载变压器、电压互感器，消弧线圈电感、断线过电压
电感值呈周期性变化的电感元件（参数谐振）
发电机的自励磁
2.铁磁谐振过电压
具有各种谐波谐振的可能性是铁磁谐振的一个重要特点
工频谐振状态
高频谐振状态
分频谐振状态
铁磁谐振过电压多发生在中性点不接地系统
基波铁磁谐振的特点
①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，即ωL＞1/ωC
②铁磁谐振电路，在同一电源电动势作用下，回路可能不止一种稳定工作状态
③铁磁元件的非线性是产生铁磁谐振的根本原因
消除铁磁谐振过电压的措施
①改用电容式电压互感器
②在电压互感器开口三角绕组接入阻尼电阻
③将电力系统中性点临时经电阻接地或直接接地，或投入消弧线圈
④在10kV及以下的母线上装设一组三相对地电容器，增大对地电容
