高电压技术(第二版)总复习重点课件.ppt

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1、高电压技术各章知识点,高电压技术各章知识点,第一篇 电介质的电气强度,第一篇 电介质的电气强度,第1章 气体的绝缘特性与介质的电气强度,第1章 气体的绝缘特性与介质的电气强度,1、气体中带电质点产生的方式 热电离、光电离、碰撞电离、表面电离,2、气体中带电质点消失的方式 流入电极、逸出气体空间、复合3、电子崩与汤逊理论电子崩的形成、汤逊理论的基本过程及适用范围,1、气体中带电质点产生的方式2、气体中带电质点消失的方式,4、巴申定律及其适用范围 击穿电压与气体相对密度和极间距离乘积之间的关系。两者乘积大于0.26cm时,不再适用,5、流注理论 考虑了空间电荷对原有电场的影响和空间光电离的作用，适

2、用两者乘积大于0.26cm时的情况,6、均匀电场与不均匀电场的划分 以最大场强与平均场强之比来划分。,4、巴申定律及其适用范围5、流注理论6、均匀电场与不均匀电场,7、极不均匀电场中的电晕放电 电晕放电的概念、起始场强、放电的极性效应,8、冲击电压作用下气隙的击穿特性 雷电和操作过电压波的波形 冲击电压作用下的放电延时与伏秒特性 50%击穿电压的概念,7、极不均匀电场中的电晕放电8、冲击电压作用下气隙的击穿特性,9、电场形式对放电电压的影响 均匀电场无极性效应、各类电压形式放电电压基本相同、分散性小极不均匀电场中极间距离为主要影响因素、极性效应明显。,10、电压波形对放电电压的影响 电压波形对

3、均匀和稍不均匀电场影响不大 对极不均匀电场影响相当大完全对称的极不均匀场： 棒棒间隙极大不对称的极不均匀场：棒板间隙,9、电场形式对放电电压的影响10、电压波形对放电电压的影响,12、气体的性质对放电电压的影响在间隙中加入高电强度气体,可大大提高击穿电压，主要指 一些含卤族元素的强电负性气体，如SF6,11、气体的状态对放电电压的影响 湿度、密度、海拔高度的影响,12、气体的性质对放电电压的影响11、气体的状态对放电电压的,13、提高气体放电电压的措施,电极形状的改进空间电荷对原电场的畸变作用极不均匀场中屏障的采用提高气体压力的作用高真空高电气强度气体SF6的采用,13、提高气体放电电压的措施

4、 电极形状的改进,14、沿面放电的概念,沿着固体介质表面发展的气体放电现象。多发生在绝缘子、套管与空气的分界面上。,15 提高沿面放电电压的措施,屏障屏蔽表面处理应用半导体材料阻抗调节,习题 1.1 1.3 1.4 1.9 1.13 1.14 1.16,14、沿面放电的概念 沿着固体介质表面发展的气体放电,第2章 液体和固体介质的绝缘的电气强度,第2章 液体和固体介质的绝缘的电气强度,1、电介质的极化,极化： 在电场的作用下，电荷质点会沿电场方向产生有限的位移现象，并产生电矩（偶极矩）。介电常数： 电介质极化的强弱可用介电常数的大小来表示，与电介质分子的极性强弱有关。极性电介质和非极性电介质：

5、 具有极性分子的电介质称为极性电介质。 由中性分子构成的电介质。极化的基本形式电子式、离子式（不产生能量损失）转向、夹层介质界面极化（有能量损失）,1、电介质的极化 极化：,2、电介质的电导,泄漏电流和绝缘电阻气体的电导: 主要来自于外界射线使分子发生电离和强电场作用下气体电子的碰撞电离液体的电导: 离子电导和电泳电导固体的电导： 离子电导和电子电导,2、电介质的电导 泄漏电流和绝缘电阻,3、电介质的损耗,介质损耗针对的是交流电压作用下介质的有功功率损耗介质损耗一般用介损角的正切值来表示,4、提高液体电介质击穿电压的措施提高油品质，采用覆盖、绝缘层、极屏障等措施,5、固体电介质的击穿 电击穿、

6、热击穿、电化学击穿的击穿机理及特点,3、电介质的损耗 介质损耗针对的是交流电压作用下介质的有功功,6、 影响固体电介质击穿电压的主要因素 电压作用时间 温度 电场均匀程度 受潮 累积效应 机械负荷,6、 影响固体电介质击穿电压的主要因素,第二篇 电气设备绝缘试验,第二篇 电气设备绝缘试验,第3章 绝缘的预防性试验,第3章 绝缘的预防性试验,1、绝缘电阻与吸收比的测量,用兆欧表来测量电气设备的绝缘电阻吸收比K定义为加压60s时的绝缘电阻与15s时的绝缘电阻比值。 K恒大于1，且越大表示绝缘性能越好。大容量电气设备中，吸收现象延续很长时间，吸收比不能很好地反映绝缘的真实状态，可用极化指数再判断。测

7、量绝缘电阻能有效地发现总体绝缘质量欠佳；绝缘受潮；两极间有贯穿性的导电通道；绝缘表面情况不良。,1、绝缘电阻与吸收比的测量用兆欧表来测量电气设备的绝缘电阻,2、泄漏电流的测量,测量泄漏电流从原理上来说，与测量绝缘电阻是相似的，能发现一些尚未完全贯通的集中性缺陷，原因在于:,在试品上的直流电压要比兆欧表的工作电压高得多，故能发现兆欧表所不能发现的某些缺陷加在试品上的直流电压是逐渐增大的，可以在升压过程中监视泄漏电流的增长动向。,2、泄漏电流的测量测量泄漏电流从原理上来说，与测量绝缘电阻是,3、介质损耗角正切的测量,tan能反映绝缘的整体性缺陷(例如全面老化)和小电容试品中的严重局部性缺陷。根据t

8、an随电压而变化的曲线，可判断绝缘是否受潮、含有气泡及老化的程度。,西林电桥法测量的基本原理,3、介质损耗角正切的测量 tan能反映绝缘的整体性缺陷(,局部放电： 高压电气设备的绝缘内部总是存在一些缺陷,如气泡空隙、杂质等。由于这些异物的电导和介电常数不同于绝缘物，故在外加电场作用下，这些异物附近将具有比周围更高的场强，有可能引起该处物质产生电离放电现象，称为局部放电。,4、局部放电的测量,局部放电：4、局部放电的测量,三比较方法,若个别试验项目不合格，达不到规程的要求，可使用三比较方法。与同类型设备作比较 同类型设备在同样条件下所得的试验结果应该大致相同,若差别很大就可能存在问题在同一设备的

9、三相试验结果之间进行比较 若有一相结果相差达50%以上,该相很可能存在缺陷与该设备技术档案中的历年试验数据进行比较 若性能指标有明显下降情况,即可能出现新的缺陷,5 绝缘状态的综合判断,三比较方法 若个别试验项目不合格，达不到规程的要求，可使,第4章 电气绝缘高电压试验,第4章 电气绝缘高电压试验,绝缘的高电压试验 在高压试验室用工频交流高压、直流高压、雷电冲击高压、操作冲击高压等模拟电气设备的绝缘在运行中受到的工作电压，用以考验各种绝缘耐受这些高电压作用的能力。,特点具有破坏性试验的性质。 一般放在非破坏性试验项目合格通过之后 进行，以避免或减少不必要的损失。,绝缘的高电压试验 特点,通常采

10、用高压试验变压器或其串级装置来产生。 对电缆、电容器等电容量较大的被试品，可采用串联谐振回路来获得试验用的工频高电压。 工频高压装置是高压试验室中最基本的设备，也是产生其他类型高电压的设备基础部件。,工频高电压的产生,1 工频高电压试验,通常采用高压试验变压器或其串级装置来产生。 工频高电压的产生,高压试验变压器的特点,试验变压器本身应有很好的绝缘，但绝缘裕度小，试验过程中要严格限制过电压。 试验变压器容量一般不大外观上的特点：油箱本体不大而其高压套管又长又大。试验变压器与连续运行时间不长，发热较轻，因而不需要复杂的冷却系统。 漏抗大，短路电流较小，可降低机械强度方面的要求,节省制造费用。,高

11、压试验变压器的特点试验变压器本身应有很好的绝缘，但绝缘裕度,绝缘的工频耐压试验,工频交流耐压试验是检验电气设备绝缘强度的最有效和最直接的方法。工频耐压试验可用来确定电气设备绝缘耐受电压的水平，判断电气设备能否继续运行，是避免其在运行中发生绝缘事故的重要手段。工频耐压试验时，对电气设备绝缘施加比工作电压高得多的试验电压，这些试验电压反映了电气设备的绝缘水平。,绝缘的工频耐压试验工频交流耐压试验是检验电气设备绝缘强度的最,工频高压试验的基本接线图,以试验变压器或其串级装置作为主设备的工频高压试验（包括耐压试验）的基本接线如下图所示。试验变压器的输出电压必须能在很大的范围内均匀地加以调节，所以它的低

12、压绕组应由一调压器来供电。,工频高压试验的基木接线图AV一调压器 PV1一低压侧电压表 T一工频高压装置R1一变压器保护电阻 TO一被测试品 R2一测量球隙保护电阻PV2一高压静电电压表 F一测量球隙 Lf一Cf一谐波滤波器,工频高压试验的基本接线图 以试验变压器或其串级装置作为,按规定的升压速度提升作用在被测试品TO上的电压，直到等于所需的试验电压U为止，这时开始计算时间。为了让有缺陷的试品绝缘来得及发展局部放电或完全击穿，达到U后还要保持一段时间，一般取一分钟。如果在此期间没有发现绝缘击穿或局部损伤（可通过声响、分解出气体、冒烟、电压表指针剧烈摆动、电流表指示急剧增大等异常现象作出判断）的

13、情况，即可认为该试品的工频耐压试验合格通过。,工频高压试验的实施方法,按规定的升压速度提升作用在被测试品TO上的电压，直到等于所需,直流高电压的产生,将工频高电压经高压整流器而变换成直流高电压。 利用倍压整流原理制成的直流高压串级装置（或称串级直流高压发生器)能产生出更高的直流试验电压,2 直流高电压试验,直流高电压的产生将工频高电压经高压整流器而变换成直流高电压。,直流高压试验的基本接线,若高压静电电压表PV2量程不够,可改为球隙、高值电阻串接微安表或高阻值直接分压器来测量高压,直流高压试验的基本接线若高压静电电压表PV2量程不够,可改为,最常见的直流高压试验为某些交流电气设备（油纸绝缘高压

14、电缆、电力电容器、旋转电机等）的绝缘预防性试验。 和交流耐压试验相比主要有以下一些特点：,只有微安级泄漏电流，试验设备不需要供给试品的电容电流，试验设备的容量较小，可以做的很轻巧，便于现场试验。 试验时可同时测量泄漏电流，由所得得“电压电流”曲线能有效地显示绝缘内部的集中性缺陷或受潮。,直流高压试验的特点,最常见的直流高压试验为某些交流电气设备（油纸绝缘高压,在直流高压下，局部放电较弱，不会加快有采购绝缘材料的分解或老化变质，一定程度具有非破坏性试验的性质。 直流电压下，绝缘内的电压分布由电导决定，因而与交流运行电压下的电压分布不同，所以交流电气设备的绝缘考验不如交流耐压试验那样接近实际。,3

15、 冲击高电压试验,研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过电压的作用时的绝缘性能。 许多高压试验室中都装设了冲击电压发生器，用来产生试验用的雷电冲击电压波和操作冲击电压波。 高压电气设备在出厂试验、型式试验时或大修后都必须进行冲击高压试验。,3 冲击高电压试验研究电气设备在运行中遭受雷电过电压和操作过,标准雷电冲击全波采用的是非周期性双指数波。 波尾时间常数 波前时间常数,冲击高电压的产生,冲击高电压的产生,实际冲击电压发生器回路 放电回路的利用系数,R11为阻尼电阻,实际冲击电压发生器回路R11为阻尼电阻,多级冲击电压发生器单级冲击电压发生器能产生的最高电压一般不超过200300kV。因而

16、采用多级叠加的方法来产生波形和幅值都能满足需要的冲击高电压波。,多级冲击电压发生器,多级冲击电压发生器原理接线图,基本原理:并联充电，串联放电,多级冲击电压发生器原理接线图 基本原理:并联充电，串联放,电气设备内绝缘的雷电冲击耐压试验采用三次冲击法，即对被试品施加三次正极性和三次负极性雷电冲击试验电压。（1.2/50us全波）。 对变压器和电抗器类设备的内绝缘，还要进行雷电冲击截波（1.2/2/2-5us)耐压试验,其对绕组绝缘(特别是纵绝缘)的考验往往更加严格。,内绝缘冲击耐压试验,电气设备内绝缘的雷电冲击耐压试验采用三次冲击法，即对被试,可采用15次冲击法，即对被测试品施加正、负极性冲击全

17、波试验电压各16次，相邻两次冲击的时间间隔应不小于1min。在每组15次冲击的试验中，如果击穿或闪络的闪数不超过2次，即可认为该外绝缘试验合格。,外绝缘冲击耐压试验,内、外绝缘的操作冲击高压试验的方法与雷电冲击全波试验完全相同。,可采用15次冲击法，即对被测试品施加正、负极性冲击全波试验,4 高电压的测量技术,高电压试验除了要有产生各种试验电压的高压设备，还必须要有能测量这些高电压的仪器和设备。 电力系统中，广泛应用电压互感器配上低电压表来测量高电压；但此法在试验室中用得很少。试验室条件下广泛应用高压静电电压表、峰值电压表、球隙测压器、高压分压器等仪器测量高电压。 国标规定，高电压的测量误差一

18、般应控制在3以内。,4 高电压的测量技术高电压试验除了要有产生各种试验电压的高压,静电电压表测交流时为其电压有效值,测带脉动的直流时近似为其平均值。静电电压表不能用于测量冲击电压。静电电压表的内阻很高，在测量时几乎不会改变被测试样上的电压大气中工作的高压静电电压表量程上限在50-250kV;SF6气体中可达500-600kV。更高的电压需配合分压器使用,静电电压表,静电电压表测交流时为其电压有效值,测带脉动的直流时近似为其平,峰值电压表,峰值电压表的制成原理通常有两种，一种是利用整流电容电流测量，另一种是利用整流充电电压测量。峰值电压表可分为交流峰值电压表和冲击峰值电压表。,峰值电压表 峰值电

19、压表的制成原理通常有两种，一种是,球隙测压器,测量球隙由一对相同直径的金属球构成，测量误差2%-3%,满足大多数工程测试的要求。当球隙距离d与直径D之比不大时，球隙间的电场为稍不均匀电场，其击穿电压决定于球隙间的距离。能直接测量高达数兆伏的各类高电压峰值。,球隙测压器 测量球隙由一对相同直径的金属球构成，测量误差2%,击穿时延小，放电电压分散性小，具有比较稳定的放电电压值和较高的测量精度 50%冲击放电电压与静态（交流或直流）放电电压的幅值几乎相等。 由于湿度对稍不均匀场的影响较小，可不必对湿度进行校正。,球隙的优点,球隙的优点,高压分压器,被测电压很高时，采用高压分压器来分出一小部分电压，然

20、后利用静电电压表、峰值电压表、高压示波器等来测量。,高压分压器 被测电压很高时，采用高压分压器,要求分压比具有一定的准确度和稳定性(幅值误差要小); 每一个分压器均由高压臂和低压臂组成，在低压臂上得到的就是分给测量仪器的低电压，总电压与该低电压之比称为分压比K分出的电压与被测高电压波形的相似性 (波形畸变要小);,对分压器的技术要求,要求分压比具有一定的准确度和稳定性(幅值误差要小);对分压器,静电电压表可测交流和直流,但不能测冲击电压。峰值电压表可用来测交流电压和冲击电压峰值。球隙可用来测高达数兆伏的交流、冲击峰值和直流电压。电压特别高时，需配合分压器使用。直流高压测量只能使用电阻分压器。交

21、流和冲击高压可使用电阻、电容和阻容分压器。,各类测量方式的应用场合,各类测量方式的应用场合,第三篇 过电压防护与绝缘配合,第三篇 过电压防护与绝缘配合,过电压的概念：指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。,过电压的概念与分类,过电压的分类：,过电压的概念：指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位,第5章 输电线路和绕组中的波过程,第5章 输电线路和绕组中的波过程,1 无损耗单导线上的波过程,波速和波阻抗的计算公式前行波(反行波)电压、电流之间的关系线路中任意一点的电压(电流)等于前行波电压(电流)和反行波电压(电流)之和。波阻抗与电阻的区别,1 无损耗单导线上的波过程波速

22、和波阻抗的计算公式,线路末端的折射、反射末端开路反射，在反射波所到之处电压提高1倍，而电流降为0。末端短路反射在反射波所到之处电流提高1倍，而电压降为0。末端接集中负载时的折反射当R和z1不相等时，来波将在集中负载上发生折反射。集中参数等效电路(彼德逊法则),2 行波的折射和反射,2 行波的折射和反射,3 行波通过串联电感和并联电容,波通过电感（电容)时的最大陡度公式波穿过电感初瞬，在电感前发生电压正的全反射，使电感前电压提高1倍波旁过电容初瞬，则在电容前发生电压负的全反射，使电容前的电压下降为0由于反射波会使电感前电压提高，可能危及绝缘，所以常用并联电容降低波陡度,3 行波通过串联电感和并联

23、电容波通过电感（电容)时的最大陡度,4 波在多导线系统中的传播,自波阻抗、互波阻抗的公式多导线中电压、电流之间的关系方程耦合系数的重要概念,4 波在多导线系统中的传播 自波阻抗、互波阻抗的公式,5 绕组中的波过程,变压器在雷电冲击波作用瞬间，可等值为一个电容，称为入口电容在末端接地的单相绕组中，最大电压将出现在绕组首端附近，其值可达1.4U0在末端不接地的单相绕组中，最大电压将出现在中性点附近，其值可达1.9U0通过在绕组首端部位加一些电容环和电容匝以及增大纵向电容可降低电位梯度三相变压器多相进波时的最大电位（星形接线、三角形接线）变压器绕组之间的波过程通过静电耦合和电磁耦合传递旋转电机匝间绝

24、缘上的电压与入侵波陡度成正比,5 绕组中的波过程变压器在雷电冲击波作用瞬间，可等值为一个电,习题 4.1 4.2 4.4 4.5 4.11,习题 4.1 4.2 4.4 4.5 4.11,第6章 雷电及防雷设备,第6章 雷电及防雷设备,1 雷电放电和雷电过电压,雷电的放电过程： 先导放电阶段 主放电阶段 余辉放电阶段主要的雷电参数： 雷电日及雷电小时、地面落雷密度、雷电流幅值、雷电流等值波形及陡度。雷电过电压的分类直击雷过电压感应雷过电压,1 雷电放电和雷电过电压,避雷针防雷原理及保护范围 作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大地，从而使被保护物体免遭直接雷击。避雷针需有足够截面的接地引

25、下线和良好的接地装置，以便将雷电流安全可靠地引入大地。 单根和双根等高避雷针的保护范围,2 防雷保护设备,避雷针防雷原理及保护范围2 防雷保护设备,避雷线（地线）防雷原理及保护范围,避雷线的防雷原理与避雷针相同，主要用于输电线路的保护可用来保护发电厂和变电所，近年来许多国家采用避雷线保护500kV大型超高压变电所。用于输电线路时，避雷线除了防止雷电直击导线外，同时还有分流作用，以减少流经杆塔入地的雷电流从而降低塔顶电位避雷线对导线的耦合作用还可以降低导线上的感应雷过电压。 单根及双根避雷线的保护原理,避雷线（地线）防雷原理及保护范围避雷线的防雷原理与避雷针相同,避雷器工作原理及常用种类,避雷针

26、(线)不能完全避免设备不受雷击;从输电线路上也可能有危及设备绝缘的过电压波传入发电厂和变电所。 避雷器实质上是一种过电压限制器，与被保护的电气设备并联连接，当过电压出现并超过避雷器的放电电压时，避雷器先放电，从而限制了过电压的发展，使电气设备免遭过电压损坏。 避雷器的常用类型有：保护间隙、管型避雷器、阀式避雷器和金属氧化物避雷器。,避雷器工作原理及常用种类 避雷针(线)不能完全避免设备不受雷,对避雷器的基本要求,绝缘强度的合理配合 避雷器与被保护设备的伏秒特性应有合理的配合。在绝缘强度的配合中，要求避雷器的伏秒特性比较平直、分散性小。绝缘强度的自恢复能力 避雷器一旦在冲击电压作用下放电，就造成

27、对地短路。随之工频短路电流（工频续流）要流过此间隙，避雷器应当具有自行截断工频续流，恢复绝缘强度的能力，使电力系统得以继续正常工作,对避雷器的基本要求绝缘强度的合理配合,阀型避雷器的保护原理及阀片的作用残压、灭弧电压的重要概念,习题 5.1 5.2 5.3,阀型避雷器的保护原理及阀片的作用习题 5.1 5.2 5.3,第7章 输电线路的防雷保护,第7章 输电线路的防雷保护,输电线路落雷次数: 每100km线路每年的雷击次数,耐雷水平： 雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值,以kA为单位。,雷击跳闸率： 每100km线路每年由雷击引起跳闸次数。这是衡量线路防雷性能的综合指标。,输电线路落雷次数

28、:耐雷水平：雷击跳闸率：,输电线路的直击雷过电压和耐雷水平,我国110kV及以上线路一般全线都装设避雷线，而35kV及以下线路一般不装设避雷线，中性点直接接地系统有避雷线的线路遭受直击雷一般有三种情况：雷击杆塔塔顶；雷击避雷线档距中央；雷电绕过避雷线击于导线,有避雷线线路直击雷的三种情况,输电线路的直击雷过电压和耐雷水平 我国110k,线路跳闸需满足的条件：线路落雷雷电流超过线路耐雷水平，线路绝缘发生冲击闪络，雷电流沿闪络通道流入大地，但作用时间很短，线路开关来不及动作当闪络通道流过的工频短路电流的电弧持续燃烧时，才会跳闸停电,线路跳闸需满足的条件：,雷击跳闸率计算,雷击杆塔时的跳闸率,绕击跳

29、闸率,输电线路雷击跳闸率,雷击跳闸率计算雷击杆塔时的跳闸率绕击跳闸率输电线路雷击跳闸率,架设避雷线、降低杆塔接地电阻、架设耦合地线、采用不平衡绝缘、装设自动重合闸、采用消弧线圈、装设避雷器、加强绝缘是主要的防雷方式 确定输电线路防雷方式时，还应全面考虑线路综合因素，因地制宜地采取合理的保护措施。,输电线路的防雷保护措施,输电线路的防雷保护措施,第8章 发电厂变电所的防雷保护,第8章 发电厂变电所的防雷保护,发电厂、变电所遭受雷害的两个方面：,雷直击于发电厂、变电所 防护措施是采用避雷针或避雷线雷击输电线后产生的雷电波侵入发电厂、变电所 防护措施是装设避雷器，同时还应限制流过避雷器的雷电流幅值和

30、陡度。,发电厂、变电所遭受雷害的两个方面：雷直击于发电厂、变电所,110kV及以上的配电装置,一般将避雷针装在构架上.但在土壤电阻率 的地区,仍宜装设独立避雷针,以免发生反击35kV及以下的配电装置仍宜采用独立避雷针60kV的配电装置,在 地区宜采用独立避雷针, 的地区采用构架避雷针,发电厂、变电所的直击雷保护,110kV及以上的配电装置,一般将避雷针装在构架上.但在土壤,阀式避雷器的保护作用,变压器承受雷电波能力,变电所中变压器距避雷器的最大允许电气距离,Uj:多次截波耐压值,阀式避雷器的保护作用变压器承受雷电波能力变电所中变压器距避,变电所的进线段保护,为使变电所内避雷器能可靠地保护电气设

31、备，必须限制流经避雷器的电流幅值不超过5kA（330kV-500kV为10kA)、限制侵入波陡度不超过一定的允许值。35-110kV无避雷线线路,雷击变电所附近导线时,两者都有可能超过。进线段保护是指在临近变电所1-2km的一段线路上加强防雷保护措施，从而使避雷器雷电流的幅值和陡度都降低到合理范围内。,变电所的进线段保护为使变电所内避雷器能可靠地保护电气设备，必,35kV及以上变电所的进线段保护,保护角不宜超过20度,35kV及以上变电所的进线段保护保护角不宜超过20度,变压器的防雷保护,（1) 三绕组变压器的防雷保护（2）自耦变压器的防雷保护（3）变压器中性点的防雷保护 全绝缘、分级绝缘的概

32、念,变压器的防雷保护（1) 三绕组变压器的防雷保护,旋转电机的防雷保护,（1）旋转电机的防雷保护特点,旋转电机主绝缘的冲击耐压值远低于同级变压器的冲击耐压值运行中的旋转电机主绝缘低于出厂时的核定值保护旋转电机用的磁吹避雷器的保护性能与电机绝缘水平的配合裕度很小（主绝缘)由于电机绕组匝间电容较小，匝间承受电压正比于陡度，要求来波陡度较小(匝间绝缘)电机绕组中性点一般不接地，三相进波时，中性点电压可达进波电压的两倍(中性点绝缘）,旋转电机的防雷保护（1）旋转电机的防雷保护特点旋转电机主绝缘,（2） 直配电机的防雷措施,避雷器保护电容器保护电缆段保护电抗器保护,（2） 直配电机的防雷措施避雷器保护,

33、第9章 电力系统稳态过电压,第9章 电力系统稳态过电压,内部过电压:电力系统中,除了雷电过电压外,还存在由于自己内部原因而引起的过电压,包括稳态过电压和操作过电压操作过电压:当开关操作或事故状态时引起系统拓扑结构发生改变时,各储能元件的能量重新分配时发生振荡,从而出现的电压升高的现象，持续时间0.1s以内稳态过电压：由工频电压升高和谐振现象引起，持续时间比操作过电压长得多，有些甚至长期存在,内部过电压:电力系统中,除了雷电过电压外,还存在由于自己内部,过电压的分类,内部过电压的能量来自电网本身,一般用最大运行相电压的倍数表示,过电压的分类内部过电压的能量来自电网本身,一般用最大运行相电,1 工

34、频过电压的特点,（1)工频电压升高的大小会直接影响操作过电压的实际幅值。 操作过电压是叠加在工频电压升高之上的，从而达到很高的幅值。（2）它的大小会影响保护电器的工作条件和保护效果 避雷器的最大允许工作电压是由避雷器安装处工频过电压值来决定的。如工频电压过高，避雷器的最大允许工作电压也越高，避雷器的冲击放电电压和残压也将提高，相应被保护设备的绝缘水平要随之提高 (3）持续时间长，对设备绝缘及其运行性能有重大影响 例如引起油纸绝缘内部电离,污秽绝缘子闪络,铁心过热,电晕等,1 工频过电压的特点（1)工频电压升高的大小会直接影响操作过,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

35、的故障形式，当发生单相或两相对地短路时，健全相上的电压都会升高，其中单相接地引起的电压升高更大一些。阀式避雷器的灭弧电压通常也就是根据单相接地时的工频电压升高来选定的。单相接地时，故障点各相的电压、电流是不对称的，为了计算健全相上的电压升高，通常采用对称分量法和复合序网进行分析。,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,对于中性点不接地系统，当单相接地时，健全相的工频电压升高约为线电压的1.1倍。 在选择避雷器时，灭弧电压取110%的线电压，称为110%避雷器对中性点经消弧线圈接地系统在过补偿时，单相接地时健全相上电压接近线电压。 在选择避雷器灭弧电压时，取100%的线电

36、压，称为100%避雷器对中性点直接接地系统单相故障接地时，健全相电压约为0.8倍线电压 避雷器的最大灭弧电压取为最大线电压的80%，称为80%避雷器,分析,对于中性点不接地系统，当单相接地时，健全相的工频电压升高约为,3 工频电压升高的限制措施,在考虑线路的工频电压升高时，如果同时计及空载线路的电容效应、单相接地及突然甩负荷等三种情况，那么工频电压升高可达到相当大的数值。,在一般情况下，220kV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 在330500kV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1.31.4倍相电压以下,实际运行经验表明,3 工频电压升

37、高的限制措施 在考虑线路的工频电压升高时，,4 谐振过电压的分类,(1) 线性谐振电感参数L与电容C、电阻R一样，都是线性参数，不随电流、电压而变化,设计和运行时应设法避开谐振条件(2) 参数谐振电感参数周期性变化,设计时应当避开谐振点(3) 铁磁谐振带铁心电感的饱和现象,4 谐振过电压的分类(1) 线性谐振,第10章 电力系统操作过电压,第10章 电力系统操作过电压,1 切断空载线路过电压,切除空载线路是电网中常见操作之一在切空载线路的过程中，虽然断路器切断的是几十安到几百安的电容电流，比短路电流小的多如果使用的断路器灭弧能力不强，在切断这种电容电流时就可能出现电弧的重燃，从而引起电磁振荡，

38、造成过电压。,1 切断空载线路过电压 切除空载线路是电网中常见操作之一,限制措施,限制切除空载线路过电压的最根本措施是设法消除断路器的重燃现象,采用灭弧性能强的快速动作断路器 利用避雷器保护断路器线路侧接电磁式电压互感器线路侧接并联电抗器 并联电抗器与线路电容构成振荡回路,使线路上的残余电压转化为交流电压,使用带并联电阻的断路器,限制措施 限制切除空载线路过电压的最根本措施是设法,3 空载线路合闸过电压,电力系统中，空载线路合闸过电压也是一种常见的操作过电压。通常分为两种情况，即正常操作和自动重合闸。 由于初始条件的差别，重合闸过电压的情况更为严重。近年来由于采用了种种措施（如采用不重燃断路器

39、、改进变压器铁芯材料等）限制或降低了其他幅值更高的操作过电压，空载线路合闸过电压的问题就显得更加突出。,3 空载线路合闸过电压 电力系统中，空载线路合闸过电压也是一,计划性合闸由 过电压幅值稳态值（稳态值起始量） =U+U=2U自动重合闸最大值为=U-U-(0.91.98 )U =(-2.912.98) U。,计划性合闸,装设并联合闸电阻同步合闸利用避雷器来保护单相重合闸,限制措施,装设并联合闸电阻限制措施,4 切除空载变压器过电压,正常运行时,空载变压器表现为一励磁电感。切除空载变压器就是开断一个小容量电感负荷，会在变压器和断路器上出现很高的过电压。开断并联电抗器、电动机等，也属于切断感性小

40、电流的情况。,4 切除空载变压器过电压正常运行时,空载变压器表现为一励磁电,发展过程,研究表明：切断100A以上的交流电流时，开关触头间的电弧通常是在工频电流自然过零时熄灭的，等值电感中储存的磁场能量为零；当所切除的电流很小时（变压器的空载电流非常小，只有几安到几十安），开关中的去游离作用又很强，电弧往往提前熄灭，亦即电流会在过零之前就被强行切断，即所谓的截流现象。出现截流时，等值电感中储存的磁场能量全部转化为电场能量，从而出现很高的过电压,发展过程研究表明：,1、采用避雷器保护 在断路器的变压器侧装设阀型避雷器,非雷雨季节也不能退出运行。2、装设并联电阻 在断路器的主触头上并联一线性或非线性

41、电阻，其限值应接近于被切电感的工作激磁阻抗（数万欧）。,限制措施,1、采用避雷器保护限制措施,5 断续电弧接地过电压,中性点不接地电网中的单相接地电流(电容电流)较大，接地点的电弧将不能自熄，而以断续电弧（断续地熄灭和重燃）的形式存在，就会产生另一种严重的操作过电压断续电弧接地过电压。,5 断续电弧接地过电压 中性点不接地电网中的单相接地,防护措施,1、采用中性点直接接地方式,若中性点接地，单相接地故障将在接地点产生很大的短路电流，断路器将跳闸，从而彻底消除电弧接地过电压。目前，110kV及以上电网大多采用中性点直接接地的运行方式。,2、采用中性点经消弧线圈接地方式,采用中性点直接接地方式能够

42、解决断续电弧问题，但每次发生单相接地故障都会引起断路器频繁跳闸，严重影响供电的连续性。所以，我国35kV及以下电压等级的配电网采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。,防护措施1、采用中性点直接接地方式若中性点接地，单相接地故障,第11章 电力系统绝缘配合,第11章 电力系统绝缘配合,1 绝缘配合的概念 根据电气设备在系统中可能承受的各种电压,并考虑过电压的限制措施和设备的绝缘性能后来确定电气设备的绝缘水平，以便把作用于电气设备上的各种电压（正常工作电压及过电压）所引起的绝缘损坏降低到经济上和运行上所能接受的水平。 其核心问题为确定设备的绝缘水平。,2 绝缘水平 设备可以承受(不发生闪络、击穿或其

43、他损坏）的试验电压标准,1 绝缘配合的概念2 绝缘水平,3 变电站电气设备绝缘水平的确定,避雷器对设备的保护可有以下两种方式:（1）避雷器只用作雷电过电压的保护,而不用来保护内部过电压. 220kV及以下系统都采用此种方式,内部过电压对正常绝缘无危险（2）避雷器主要于雷电过电压的保护,但也用作内部过电压的后备保护 超高压系统中采用，依靠断路器将内部过电压限制在一定水平。避雷器在内过电压下一般不动作，只有很大时才动作。,3 变电站电气设备绝缘水平的确定避雷器对设备的保护可有以下两,220kV(最大工作电压为252kV)及以下等级和220kV以上电压等级在过电压保护措施、绝缘耐压试验、最大工作电压

44、倍数、绝缘裕度等方面都存在差异，可分为以下两部分：范围I：范围II:,雷电过电压下BIL 、操作过电压SIL下的绝缘配合,220kV(最大工作电压为252kV)及以下等级和220kV,短时工频耐压试验所采用的试验电压值往往要比额定相电压高出数倍，它的目的和作用是代替雷电冲击和操作冲击耐压试验、等效地检验绝缘在这两类过电压下的电气强度。,雷电冲击系数,取1.48,操作冲击系数，66kV及以下1.3，110kV及以上取1.35,短时工频耐压试验所采用的试验电压值往往要比额定,4 绝缘子串中绝缘子片数的确定,在工作电压下不发生污闪；雨天时在操作过电压下不发生闪络（湿闪）；具有一定的雷电冲击耐压强度，

45、保证一定的线路耐雷水平。,线路绝缘子串应满足三方面的要求：,选工作电压和操作过电压两者要求的大者作为绝缘子的片数，再按雷电过电压的要求进行验算即可,4 绝缘子串中绝缘子片数的确定线路绝缘子串应满足三方面的要,就塔头空气间隙上可能出现的电压幅值来看，一般是雷电过电压最高、操作过电压次之、工频工作电压最低。,而三种情况下可能出现的风偏角则刚好相反由于工作电压长期作用在导线上，其可能引起的风偏角最大雷电过电压持续时间最短，可能出现的风偏角最小操作过电压持续时间较短，可能出现风偏角介于以上两者之间,风偏角的影响,就塔头空气间隙上可能出现的电压幅值来看，一般是,求得以上净间距后,结合风偏角,可求各种过电压下所对应的最小距离,导线与杆塔之间的水平距离由下式决定,导线与杆塔之间距离的确定,习题 10.4 10.5 10.6,求得以上净间距后,结合风偏角,可求各种过电压下所对应的最小距,祝同学们考出好成绩！谢谢大家！,祝同学们考出好成绩！,