内部过电压事故,主要来源于五个方面:
1.切断空载线途经电压
切断空载线路是常见的倒闸操纵过程,一条供电线路两端开关,其分闸时间总是存在着一定的差异(一般约为0.01---0.05秒),所以无论是正常操纵或故障操纵,都有可能出现切除空载线路的情况,实践证实,在使用断路器'>断路器的灭弧能力不够强,以至电弧在触头间重燃时,切断空载线途经电压就比较多,电弧在触头间重燃是产生这种过电压的根本原因,过电压会使线路尽缘闪络或击穿。在切除电容器组时也会发生类似的过电压。切断一条不太长的空载线路,可用其中L是线路电感和电源漏感,C是线路对地电容。空载线路属于容性负荷,空载线路电流过零时,空载线路的电压恰好为最大值。当断路器切断空载线路时,断路器触头的分离可能在电源相位角为任何数值时发生,假如此时的电流不为零,触头之间就会产生电弧,线路就没有被切断。通常交流电弧要在电流过零时,加上断路器灭弧室的作用才能熄灭。在断开空载线路时,由于断路器触头间的电弧可能出现反复重燃,从而使线路上产生较高的过电压,这种过电压有可能引起供电系统内的尽缘弱点闪络,造成尽缘薄弱部位击穿,甚至使断路器的触头烧毁。
限制过电压措施:
(1)进步断路器的灭弧性能,特别是切断小电流的性能,可以减少甚至消除电弧重燃的可能性,从而降低或根本上消除切断空载线途经电压。
(2)采用带并联电阻的开关,如图二所示。
断路器断开线路时,是逐级开断的。主断口1先分,并联电阻自动并在主断口旁边。由于电阻R连接在电源与线路之间,线路上电荷经电阻R向电源泄放,泄放电流经R的压降即主断口的恢复电压。假如R取得足够小,就可减少主断口的恢复电压,减少重然的可能性。在主断口开断后过一断时间(约1---2个工频周波),辅助断口2也分开,最后切断空载线路。即使在分闸时电弧重然,由于并联电阻R的阻尼作用,过电压也不会大。当合闸时,先合2,使电源与空载线路先经过R接通,减少了1上的电位差,然后再合1,就会使合闸过电压降低。当采用并联电阻后,在最不利的时刻发生重燃,过电压实际上只有2.28倍。
2.切断空载变压器的过电压
断路器能在变压器有载,甚至二次侧短路的情况下切断电路,而不产过电压,但在切断空载变压器的情况下,却可能出现过电压,这是由于切断有载变压器时,断路器强迫运行中变压器一次绕组中的电流中断时,由于磁场的变化,使二次绕族中感生很大的,阻挠磁场改变的电流,所以它磁场能变化得到了平衡,因此,不会发生过电压的现象。但是,切断变压器的空载电流则不同,没有二次绕族中感生很大的,阻挠磁场改变的电流,使为数不大的变压器的空载电流被迫立即下降到零,于是在变压器的激磁电感上,一次将感生很高的电压,引起母线和线路上尽缘薄弱部分出现事故。根据国内运行统计资料,在中星点接地系同一般不超过3U相电压;在中星点不接地(或经消弧线圈接地)系同一般不超过4U相电压。
限制过电压措施:
(1)切断空载变压器过电压频率高,持续时间短,能量小,限制轻易。因此,可使用带并联电阻的开关(由于并联电阻能够使变压器的磁场能量的得以开释),或用防护大气过电压的避雷器来限制。为此目的而装设的避雷器,冬季不宜退出运行。
(2)将被切断空载变压器带有一段电缆或排挤线,这就即是加大了开关中流过的电容电流,会使变压器的特性阻抗减小,故在截流值一定时,过电压将降低。
3.电弧接地过电压
在中星点不接地系统中,当发生一相接地故障时,常出现电弧,由于系统中存在线路电容和电压互感器电感,及有可能引起线路某一部分的振荡,当电流经振荡点或工频零点时,电弧可能暂时熄灭,之后当事故相上电压升高后,电弧则可能重燃,这种断断续续的、熄灭和重燃交替进行的对地放电,将造成在正常相及事故相上出现过电压,使系统内的尽缘薄弱部分有可能遭受击穿放炮。单相接地故障在系统中出现的机会较多,因而引起这种过电压的可能性是很大的,故应对其危害有足够的重视。98年前唐钢的60%电气放炮事故都是由一相接地故障引起的。
限制过电压措施:
(1)为消除电弧接地过电压,可以将中性点直接接地。这样,电荷可以通过接地点放掉,从而消除这种过电压。在发生单相接地故障时,形成很大的单相短路电流,是回路跳闸,切除故障后再恢复供电。目前110kv以上电网大都采用中性点直接接地的运行方式。在采用了中性点直接接地的电网中,各种形式的操纵过电压均比中性点尽缘的电网低。但如在电压较低,电网中采用中性点直接接地的运行方式时,则会招致事故频繁、操纵次数多,故采用中性点尽缘用行方式,当电容电流超过5A时,电弧不易熄灭,易采用中性点经消弧线圈接地的用行方式。
(2)采用消弧线圈消除电弧接地过电压。消弧线圈是一个具有铁心的可调电感线圈,装设在变压器或发电机的中性点,当发生单相接地故障时,可形成一个与接地电容电流大小接近相等而方向相反的电感电流,这个滞后电压90的电感电流与超前电压90的电容电流相互补偿,最后使流经接地处的电流变得很小以至即是零,降低故障相上的恢复电压,减少重燃电弧的可能性,从而消除了接地处的电弧以及由它所产生的危害。唐钢在1998年将变电站都安装了消弧线圈,用于消除电弧接地过电压,效果较好,使唐钢每年的接地电气放炮事故下降到10%左右。
4、铁磁谐振'>谐振过电压
由于电力系统存在一些电感元件,形成了非线性电路,当满足谐振条件时(操纵、故障所致),会引起过电压,它是一种稳态现象,其持续时间较长,可以直到进行新的操纵使谐振条件被破坏时才终止。因此,这类过电压的出现,往往造成严重后果,故必须在操纵前与设计时先进行必要的考虑,或采取一定措施来防止其发生或限制其存在的时间,以免形成谐振回路。图三给出最简单的R、C和有关电感L的电路。
假设在正常运行条件下,开始电路运行在感性工作状态,感抗大于容抗,电路不具备现行谐振的条件。但是,当铁心电感两真个电压有所升高时,电感线圈中出现涌流就可能使铁心饱和,其电感值将随之减少,当感抗即是容抗时,即达到串联谐振条件,在电感、电容两端变形成过电压。当电力系统中发生断线故障或不对称开断故障时,线路末端又接有空载(或轻载)的中性点不接地的变压器,将及易形成串联谐振,发生过电压。发生这种过电压,常引起避雷器爆炸、烧坏电压互感器和尽缘子,或使接于该变压器的小功率电动机反转。为防止此类事故,不使用分相操纵的断路器及熔断器,并避免变压器空载或轻载(负荷在额定容量20%以下)运行。
5.电磁式电压互感器饱和过电压
在中性点尽缘的系统中,母线上只带电压互感器而不带线路(或很短线路)的情况下,可能发生一些异常现象。例如在2000年4月26日,唐钢110kv变电站因上级变电站事故停电,在恢复送电时,110kv线路上只带电压互感器,发现电压互感器指示的相电压,有两相对地电压同时升高,并且电压表指针摆动严重,接地报警器发出接地报警,电压互感器的溶断器溶断。长时间这种情况能引起尽缘闪络或避雷器爆炸,这是由于电压互感器饱和而产生的过电压现象。
当电网中发生冲击扰动时,使一相或两相电压瞬时升高,由于电压互感器的激磁感抗是非线性的,可能使两相励磁电流突增而使其饱和,相应的它们的电感值也减小。这样,由于三相对地负载不平衡,故使电网中性点出现位移电压,假设参数配合使感抗与容抗相等,便产生了串联谐振现象,使中性点位移电压急剧上升,此电压叠加于三相电源上,通常是使两相对地电压升高,一相对地电压降低。这种过电压在线路发生短路、断路器忽然将此线路切除,或利用断路器向母线充电时均能激发,而且持续时间长,直到操纵断路器改变了系统工作状态,所以不能用避雷器限制它。消除它的有效措施有:在互感器三角绕组开口端接进一个电阻R,使谐振不能产生。R的值在35kv以下电力网中一般在10---100欧姆的范围内。此外,进选用激磁特性较好的电磁式电压互感器或电容式电压互感器;特殊情况下,可采取临时倒闸措施,如投进事先规定好的某些线路与设备或电容器,以增加对地电容,使谐振不发生。
操作过电压是在电力系统中由于正常或操作故障时存在储能元件的电感与电容,电路状态发生改变所引起的超过正常工作的电压,常见的有以下四种:
(1)中性点绝缘系统的间歇电弧接地过电压;
(2)空载线路分闸过电压;
(3)空载线路合闸过电压;
(4)切除牵载变压器过电压。
扩展资料
操作过电压有如下特点:
(1)持续时间比较短。操作过电压的持续时间虽比雷电过电压长,但比工频过电压短得多,一般在几毫秒至几十毫秒。操作过电压存在于暂态过渡过程之中,当同时又存在工频电压升高时,操作过电压表现为在工频过电压基础上迭加暂态的振荡过程,可使操作过电压的幅值达到更高的数值。
(2)由于电感中磁场能量与电容中电场能量都来源于系统本身,所以操作过电压幅值与系统相电压幅值有一定倍数关系。目前我国有关规程中规定选择绝缘时的计算用操作过电压大小如表所示。
(3)操作过电压的幅值与系统的各种因素有关,且具有强烈的统计性。在影响操作过电压的各种因素中,系统的接线与断路器的特性起着很重要的作用。
(4)各类操作过电压依据系统的电压等级不同,显示的重要性也不同。在电压等级较低的中性点绝缘的系统中,单相间隙电弧接地过电压最引人注意。对于电压等级较高的系统,随着中性点的直接接地,切空载变压器与空载线路分闸过电压就较为突出。
(5)操作过电压是决定电力系统绝缘水平的依据之一。系统电压等级越高,操作过电压的幅值随之也越高,另一方面,由于避雷器性能在高电压等级系统中的不断改善,大气过电压保护的不断完善,操作过电压对电力系统绝缘水平的决定作用越来越大。
百度百科-操作过电压