电力系统过电压与绝缘配合.ppt

第三篇电力系统过电压与绝缘配合,,概念过电压电力系统在运行中出现的可能危及绝缘的各种高电压,绝缘配合---确定各种设备应有的绝缘水平及相互之间的配合关系,研究各种过电压的产生机理、发展过程、影响因素、防护措施等。,,第7章输电线路和绕组中的波过程,波的传播过程,图7-1波颜均匀无损导线传播示意图,必须用分布参数电路分析,线路上电压、电流是距离和时间的函数,图7-2电压波沿线路的分布,即,7.1波沿均匀无损单导线的传播,一、波动方程及其解,图7-3均匀有损单导线分布参数等值电路,图7-4均匀无损单导线分布参数单元等值电路,均匀有损单导线分布参数等值电路,忽略对地电导、导线电阻－－－均匀无损单导线分布参数等值电路,由图可得,推导可得,--波动方程,解得通解,,注前行波沿x轴正向传播；反行波沿x轴反向传播,简记为,二、波速波阻抗,波速,电缆,其值决定于导线周围的介质,,,特点其值决定于导线周围介质和几何尺寸，与线路长度无关（电压波与电流波之间的一个比例常数）不产生能量损耗,电缆L0小，C0大Z1050Ω,7.2行波的折射和反射,不同波阻抗的线路连接点节点行波的折射和反射行波投射到节点时，电磁能量重新分配节点处出现电压（电流）折、反射,一、折射系数和反射系数,无穷长直角波u1f沿线路Z1传向线路Z2,------电压反射系数,------电压折射系数,二、几种特殊端接情况下的波过程,一线路末端开路,三Z2Z1,三、集中参数等值电路（彼得逊法则）,已知波通过节点后各线路上Z2的折射电压,求Z2的折射电压时，可将其转化为集中参数的等值电路来分析,彼德逊等值电路等效电源电源电压2u1f电源内阻为Z1,图7-11线路接有集中参数的彼德逊等值电路,适用范围节点后各线路无反射波（或反射波未到考查点）线路中接有集中参数的元件,四、波通过串联电感或并联电容,（一）波通过串联电感,据彼德逊等值电路有,图7-5波通过串联电感,解得,,线路1中的反射电压波,t0,,（二）波通过并联电容,据彼德逊等值电路有,解得,图7-6波通过并联电容,-----线路时间常数,,t0,,线路1中的反射电压波,7.3行波的多次折、反射,多种不同波阻抗线路连接，在连接点（节点）之间出现波的多次折、反射,分析方法网格图法,图7-14计算波的多次折、反射的网格图法,结点A、B折、反射系数,经过n次折反射，线路2上电压,可见入侵波为无穷长直角波时线路２上电压最终值与中间线段无关由初值向最终变化过程中，线路２上电压波形与z0有关,将各参数表达式代入，得,7.4波在多导线系统中的传播,n导线系统，每根导线对地电位决定于系统中所有导线上的电荷,图7-17n根平行导线及其镜像,电位方程等式右侧各项同乘以,----k导线电流,若线路中同时存在前行波和反行波时，则有,多导线系统波过程分析⑴列出电位方程，⑵加入边界条件求解,例1如图示雷击杆塔顶，求线路绝缘所受的过电压,解两导线系统，电位方程,边界条件i20导线2对地绝缘）,图7-18避雷线与导线间的耦合系数,线路绝缘承受的过电压,例2平行多导线系统的等值波阻抗,因三相线路对称，即有,波同时作用于三相电路时,三相等值波阻抗,引起能量损耗的因素有1电阻（包括导线电阻和大地电阻）；2电导（包括线路绝缘泄漏电导与介质损耗）3冲击电晕。,7.5波在有损线路上的传播,一、线路电阻和电导的影响,引起波的衰减和变形,图7-20有损导线分布参数等值电路,影响3---使行波波速减小（0.75C,影响4---使行波波阻抗减小2030,7.5变压器绕组中的波过程,变压器绕组遭受线路传入的过电压作用，使绕组中产生电磁振荡过程----绕组中的波过程。导致主绝缘过电压纵绝缘过电压。,变压器绕组中的波过程与下述因素有关1绕组的接法[星形Y或三角形△]；2中性点接地方式接地或不接地；3进波情况一相、两相或三相进波。,一、单相绕组中的波过程,简化等效电路假定电气参数在绕组各处均相同（即绕组均匀）；2忽略电阻和电导；3不单独计各种互感，而把它们的作用归并到自感中,图7-22单相绕组的等效电路,图7-23t0瞬间绕组等效电路,a.绕组的初始电位分布,图7-24不同下绕组电位起始分布a绕组末端接地b绕组末端开路,可见时，一般变压器中性点接地与否，对初始电位影响不大,初始电位最大梯度出现在绕组首端,---平均电位梯度,α下降，最大电位梯度下降，起始电位分布的均匀性改善。从降低陡度要求，α越小越好。,波到达绕组首端瞬间，其对来波的影响，可用一等值电容来表示CT。,变压器的入口电容,C---绕组总的对地电容FK---绕组总的纵向电容F,变压器入口电容值,t→∞,b.绕组的稳态t→∞电位分布,,t→∞,绕组末端接地最大电位出现在距首端l/3处，其值可达1.4U0绕组末端开路最大电位出现在末端，其值可达1.9U0,结论（1）振荡过程中最大电位末端开路时出现在绕组末端，其值可达1.9U0绕组末端接地出现在距首端l/3处，其值可达1.4U0（2）振荡过程中最大电位末端接地（或开路）均出现在绕组首端，其值为,（3）振荡过程与入侵波的幅值、波形有关，波头越陡，振荡过程越激烈，绕组各点的最大电位及电位梯度越高。,二、变压器对过电压的内部防护措施,思路改善变压器绕组电容参数，使起始电位分布和稳态电位分布接近，减弱振荡过程。,一补偿对地电容电流（横向补偿）,采用静电屏、静电环、静电匝措施，以补偿对地电容△C，以使纵向电容△K上电压降均匀，从而使起始电位分布均匀化,图7-电容补偿原理图（a）全补偿（b）部分补偿,二增大纵向电容（纵向补偿）,原理加大纵向电容K0值，使对地电容C0的影响相对减小，使绕组起始电位分布均匀化（沿绕组压降线性化）。方法采用纠结式绕线（纠结式绕组）,三、三相绕组中的波过程一星形接法中性点接地Y0可视为三个独立的末端接地的绕组，按单相绕组波过程处理二星形接法中性点不接地Y如果三相同时进波，与末端绝缘的单相绕组的分析方法相同，中性点处的最大电压可达首端电压的两倍左右仅有一相进波，因绕组对冲击电压的阻抗远大于线路波阻抗，可视线路波阻抗为0，未进波相绕组首端可视为接地，据此分析可知中性点稳态电压为U0/3,最大电压2/3U0,三三角形接法（△）单相进波导线1进波时，导线2、3可视为接地，振荡中最大电压在绕组中部，数值接近2U0,四、波在变压器绕组间的传递一静电感应（电容传递）通过绕组之间的电容耦合而传递过来。只要用一只阀式避雷器FV接在任一相出线端上，就能为整个三相绕组提供保护。二电磁感应（磁传递）因磁耦合产生。只是在低压绕组进波时，才有可能在高压绕组中引起危险。依靠紧贴每相高压绕组出线端安装的三相避雷器对过电压进行保护。,四、波在变压器绕组间的传递一静电感应（电容传递）通过绕组之间的电容耦合而传递过来。只要用一只阀式避雷器FV接在任一相出线端上，就能为整个三相绕组提供保护。保护。,二电磁感应（磁传递）因磁耦合产生。只是在低压绕组进波时，才有可能在高压绕组中引起危险。依靠紧贴每相高压绕组出线端安装的三相避雷器对过电压进行,6.7旋转电机绕组中的波过程,等值电路和简化电路如图6-48和图6-49,,旋转电机绕组中的波过程与输电线路相似。用平均波阻抗和平均波速表示绕组的波过程。波阻抗Z与电机的容量、额定电压和转速有关。Z随容量的增大而减小、岁额定电压的提高而增大。波速v随容量的增法而降低。,