第十二章电力系统内部过电压第一节概述第二节操作过电压第三节谐振过电压第四节工频电压升高第一节概述第一节概述第二节操作过电压第二节操作过电压——空载变压器的分闸过电压如右图所示，如果截流发生在某一瞬时值I0时，电容上的电压为U0，此时变压器的总储能W为：W＝WL＋WC＝(LTI02＋CTU02)/2按能量不灭定律，当磁能全部转化为静电电能时，电容上的电压将达其最大值UTm，由截流而引起的变压器上的过电压可达：UTm＝（U02＋I02LT/CT）1/2第二节操作过电压——空载变压器的分闸过电压第二节操作过电压当QF触头分离后，触头间电弧将在iC＝0时熄灭（t＝t1），此时线路电容上uC＝Em。电弧熄灭后，电源与电容分开，uC维持残余电压Em，而电源电压e则将继续按工频变化。此时加在QF断口上的电压将逐渐增加。在t＝t2时刻，当电源电压e到达-Em时，QF断口间的恢复电压达到2Em。如果此时QF断口间介质的抗电强度不够被击穿，电弧第一次重燃，此时uC将由Em以ω0的角频率围绕(-Em)振荡，其振幅为2Em。因此，uC的最大值可达(-3Em)限制措施国内外大量实测数据表明，在中性点不接地系统中，过电压倍数一般不超过3.5～4倍，在中性点直接接地系统中一般不超过3倍。（1）采用不重燃断路器在现代断路器设计中通过提高触头之间的介质绝缘强度使熄弧后触头间隙的电气强度恢复速度大于恢复电压的上升速度，使电弧不再重燃。（2）并联分闸电阻R在断路器主触头上并联分闸电阻R，也是降低触头间的恢复电压、避免重燃的有效措施。（3）线路首末端装设避雷器装设金属氧化物避雷器（MOA）或磁吹阀式避雷器能有效地限制这种过电压的幅值。2．合闸空载线路过电压的产生过程及限制措施从图12-9可见，回路中电流为一正弦波形，电压则为一围绕电源电压发生周期振荡的波形。可见不计长线电阻效应，关合空载长线时，长线电容上出现的过电压可达电源电压E的2倍。当电容C上的起始电压uC(0)＝－U0时，由于稳态电压为E，振荡的振幅将为E－(－U0)＝E＋U0，此时uC的波形将如图12-10（b）所示。据此不难写出当电容C上有起始电压时，uC的数学表达式：uC＝E－[E－uC(0)]cosω0t当雷击线路而使线路两端的断路器跳闸时，其中后动作的断路器将切断空载长线的电容电流，而在线路电容上保留数值等于电源电压幅值（例如+Em）的残留电压。当开关重合时，如果电源电压恰好达到极性相反的幅值（例如-Em），则重合闸过电压将达2(-Em)－Em＝-3Em。相当于开关第一次重燃时的过电压。在切、合(重合)空载线路的操作中，切空载线路时重燃所引起的过电压最高。如果采用切空载线路无重燃断路器，则最大过电压将发生在重合空载线路时。第二节操作过电压——空载长线路的操作过电压第二节操作过电压——空载长线路的操作过电压第二节操作过电压图12-12为中性点绝缘系统发生单相接地故障（假设A相电弧接地）时的电路。设三相电源相电压为eA、eB、eC，各相对地电压为uA、uB、uC。假设A相电压在幅值（-Um）时对地闪络（图12-13中t＝0时刻），令Um＝1。则：uA(0－)＝-1，uB(0－)＝uC(0－)＝0.5其后，过渡过程很快衰减，B、C相对地电容上的电压稳定到线电压eBA和eCA。经过半个工频周期，在t＝t1时刻，B、C相对地电容上的电压将等于-1.5，此时接地点的工频接地电流if通过零点，电弧自动熄灭，即发生第一次工频熄弧。2.电弧接地过电压的影响因素产生电弧接地过电压的根本原因是不稳定的电弧过程。导线相间有电容存在、线路有损耗电阻、过电压下将出现电晕而引起衰减等因素，都会对振荡过程产生影响，使得过电压的最大值有所降低。我国实测电弧接地过电压倍数最大为3.2，绝大部分均小于3.0。3.限制过电压的措施(2005单)(1)采用中性点直接接地方式运行。(2)中性点经消弧线圈接地方式运行。当系统进行操作或发生故障时，系统中的电感、电容元件可形成多种频率的振荡回路。当外加的强迫振荡频率等于振荡系统中的某一自由振荡频率时，就会出现周期性的或准周期性的谐振现象，引起谐振过电压。一、线性谐振过电压二、铁磁谐振过电压三、参数谐振——同步电机的自激过电压四、电力系统中常见谐振过电压及其防治一、线性谐振过电压在L、C串联线性电路中，只要电路的自振频率接近交流电源的频率，就会发生串联谐振现象。这时即使是在稳态也可能在电感或电容元件上产生很高的过电压，因此串联谐振也称作电压谐振。回路的电流及电容、电感电压有效值分别为：图12-15不同参数条件下的谐振二、铁磁谐振过电压含有铁心元件的回路，由于铁磁元件的磁饱和现象，使它的电感值呈现非线性特性，从而导致铁磁谐振现象的一系列特