guodianya
過電壓
overvoltage
電力係統在特定條件下所出現的超過工作電壓的異常電壓升高。過電壓屬於電力係統中的一種電磁擾動現象。電工設備的絶緣長期耐受着工作電壓,同時還必須能夠承受一定幅度的過電壓,這樣才能保證電力係統安全可靠地運行。
電力係統中電路狀態和電磁狀態的突然變化是産生過電壓的根本原因。過電壓分為外過電壓和內過電壓兩大類,具體分類見表1電力係統過電壓種類。研究電力係統中各種過電壓的起因,預測其幅值,並采取措施加以限製,是確定電力係統絶緣配合的前提,對於電工設備製造和電力係統運行都具有重要意義。各種過電壓幅值和持續時間範圍如圖1 超高壓電力係統中各種過電壓示意所示。
無論外過電壓還是內過電壓,都受許多隨機因素的影響,需要結合電力係統具體條件,通過計算、模擬以及現場實測等多種途徑取得數據,用概率統計方法進行過電壓預測。
針對過電壓的起因,電力係統必須采取防護措施以限製過電壓幅值。如安裝避雷綫、避雷器、電抗器,開關觸頭加並聯電阻等,以合理實施絶緣配合,確保電力係統安全運行。
外過電壓 又稱雷電過電壓、大氣過電壓。由大氣中的雷雲對地面放電而引起的。分直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩種。雷電過電壓的持續時間約為幾十微秒,具有脈衝的特性,所以常稱為雷電衝擊波。
直擊雷過電壓 雷閃直接擊中電工設備導電部分時所出現的過電壓。雷閃擊中帶電的導體,如架空輸電綫路導綫,稱為直接雷擊。雷閃擊中正常情況下處於接地狀態的導體,如輸電綫路鐵塔,使其電位升高以後又對帶電的導體放電稱為反擊。直擊雷過電壓幅值□□可由下式估算:
□式中□□為地面測得的雷電流幅值,單位為kA;□□為雷閃放電通道的等值波阻抗(見自然功率),約300Ω;□為雷擊點的接地電阻,單位為Ω。直擊雷過電壓幅值可達上百萬伏,會破壞電工設施絶緣,引起短路接地故障。
感應雷過電壓 雷閃擊中電工設備附近地面,在放電過程中由於空間電磁場的急劇變化而使未直接遭受雷擊的電工設備(包括二次設備、通信設備)上感應出的過電壓。感應雷過電壓主要發生在架空輸電綫路上,其幅值□□可由下式估計:
□ 式中□為導綫懸挂高度,單位為m;□為雷擊點與導綫間的水平距離,單位為m;□為比例係數。當□>65m時,□□≈25。感應雷過電壓幅值約300~400kV,衹對35kV及以下電壓等級的電力係統絶緣強度有危險。
輸電綫路防雷 架空輸電綫路綿延縱橫,最易遭受雷擊,是引起綫路故障的主要原因之一,需架設避雷綫和接地裝置等進行防護。通常用綫路耐雷水平和雷擊跳閘率表示輸電綫路防雷能力。耐雷水平是指綫路遭受直接雷擊尚不致引起絶緣閃絡的最大雷電流值(kA)。雷擊跳閘率是指折合為標準條件下(100km綫路,40雷電日/年)雷擊引起的綫路跳閘次數(次/百公裏·年)。中國220~330kV綫路雷擊跳閘率實際運行統計約為0.39~0.16次/百公裏·年。
輸電綫路一旦出現雷電過電壓,還將以流動波形式沿綫路傳播,侵入變電所以後還可能引起絶緣破壞事故。由綫路傳來的雷電過電壓稱為雷電侵入波。需采用避雷器將雷電侵入波削弱到電工設備絶緣所能承受的限度以內。
電力係統中常裝設磁鋼棒、示波器等觀測記錄儀器以積纍雷電過電壓資料。
內過電壓 電力係統內部運行方式發生改變而引起的過電壓。為了滿足正常運行的需要,或者被迫切除故障,電力係統會經常通過斷路器操作改變運行方式。電力係統可以看作是一個由許多電感、電容等性質的元件所組成的復雜電路。斷路器操作會使電力係統 |