武汉大学过电压简答题总结(2)
本站小编 武汉大学/2015-07-17
32.限制工频过电压的主要措施:a.并联高压电抗器补偿空载线路的电容效应。b.静止无功补偿器补偿空载线路电容效应。c.变压器中性点直接接地降低不对称故障引起的工频电压升高。d.发电机配置性能良好的励磁调节器或调压装置,使发电机甩负荷时抑制容性电流对发电机助磁电枢反应。防止过电压的产生和发展。e.发电机配置反应灵敏的调速系统,甩负荷时限制发电机转速的上升造成的工频过电压。
33.超高压电网中的潜供电流
1)系统发生单相接地故障时,非故障相的工作电压和负载电流可以通过相间电容和互感对故障相产生静电感应和电磁感应,使故障相在与电源断开后仍能维持一定的接地电流,被称为潜供电流(二次电流)。2)潜供电流以电弧的形式存在,而潜供电流的自熄是单相自动重合闸成功的必要条件。潜供电流的自熄取决于潜供电流的大小及电弧熄灭后作用于故障点的恢复电压。3)潜供电流和恢复电压均由静电感应和电磁感应两个分量组成,而起主导作用的是静电感应分量,静电感应分量是通过相间电容传递过来的。4)要限制潜供电流和接地故障点的恢复电压,可采取在导线间装设一组三角联接的电抗器,补偿相间电容,使相间阻抗趋向无穷大,这样潜供电流的横分量和恢复电压的静电感应分量都将趋于零(补偿法 )。考虑系统限制空载长线路工频电压升高的要求,系统应装设一组星形联接而中性点接地的电抗器。超高压和特高压电网中可采用快速接地开关HSGS (High Speed Grounding Switches)来限制潜供电流(故障转移法)。
34.断线引起的铁磁谐振过电压
断线泛指导线因故障折断、断路器拒动以及断路器和熔断器的不同期切合等。
非全相运行时的谐振电路,在一定的参数配合和激发条件下,可能会产生基频、高频或分频谐振。当发生基频谐振时,会出现三相对地电压不平衡,如两相电压升高、一相电压降低,或三相电压同时升高的现象。在负载变压器侧可能发生负序电压占主要成分的情况,引起系统相序反倾,造成小容量电机反转的现象。
35.系统因电磁式电压互感器饱和,分别引起基波、分频、高频谐振过电压时,将会出现什么不同的现象:基波(一相对地电压降低,虚幻接地);分频(表计指示有抖动或以低频来回摆动);高频(过电压数值较高)
为防止断线过电压,可采取下列的限制措施:a.保证断路器的三相同期动作,不采用熔断器设备;b.加强线路的巡视和检修,预防发生断线;c.若断路器操作后有异常现象,可立即复原,并进行检查;d.不要把空载变压器常期接在系统中;e.在中性点接地的电网中,合闸中性点不接地的变压器时,先将变压器中性点临时接地。这样做可使变压器未合闸相的电位被三角形联接的低压绕组感应出来的恒定电压所固定,不会引起谐振。
36.电磁式电压互感器饱和引起的铁磁谐振过电压
正常运行时,电压互感器的励磁阻抗很大,所以每相对地阻抗(L和C0并联后)呈容性,三相基本平衡,系统中性点0的位移电压很小。但当系统中出现某些扰动,使电压互感器三相电感饱和程度不同时,系统中性点就有可能出现较高的位移电压,激发起谐振过电压。
由于电压互感器饱和程度不同,会造成系统两相或三相对地电压同时升高,整个电网对地电压的变动表现为电源中性点0的位移(电网中性点的位移过电压)。中性点的位移电压也就是电网的对地零序电压,将全部反映至互感器的开口三角绕组,引起虚幻的接地信号和其它的过电压现象,造成值班人员的错觉。中性点直接接地的电网、中性点经消弧线圈接地的情况下,不会出现此类谐振过电压。虚幻接地现象是电磁式电压互感器饱和引起工频(基频)谐振过电压的标志。
措施:改变系统零序参数:投入零序阻尼:采用专门的消谐装置
37.铁磁谐振过电压
由于空载变压器,电磁式电压互感器等铁磁电感的饱和,可能与系统电容参数配合,激发起持续时间长,幅值较高的铁磁谐振过电压。特点:a. 产生串联铁磁谐振的必要条件是:电感和电容的伏安特性曲线必需相交。铁磁谐振可以在较大参数范围内产生b. 在相同的电源电势作用下,回路有两种不同性质的稳定工作状态。在外界激发下,可能从非谐振工作状态跃变到谐振工作状态,相应回路从感性变成容性,发生相位反倾,同时产生过电压与过电流c.非线性电感的电磁特性是产生铁磁谐振的根本原因,但铁磁元件的饱和效应本身也限制了过电压的幅值,此外,回路损耗也是阻尼和限制铁磁谐振过电压的有效措施。
铁磁谐振分类:基波铁磁谐振 、高次谐波谐振、分频谐振。可能发生的铁磁谐振的形式:断线引起的铁磁谐振过电压和电磁式电压互感器饱和引起的铁磁谐振过电压
38.为什么含有非线性电感的LC串联电路会出现多个工作点?试分析电阻损耗对工作点的影响。答:在交流电源作用下铁心元件的电感值作非线性变化,这是产生铁磁谐振的基本原因,在铁芯电感的振荡回路中,如果满足一定条件,可能出现工频谐振,铁磁谐振的参数条件是wLo>1/wC,因此对于一定的L0值,在很大的 C 范围内都可能产生谐振。当计及回路电阻R时,L、C 两端的过电压有所下降,但通常损耗电阻R很小,故下降不多,限制谐振过电压幅值的仍是电感的磁饱和效应。
39.电气设备的绝缘水平:设备绝缘能耐受的试验电压值(耐受电压),在此电压作用下绝缘不发生闪络、击穿或其它损坏现象的电压。它是由系统最高运行电压、雷电过电压及内部过电压三因素中最严格的一个来确定的。
40.绝缘配合:综合考虑电气设备在电力系统可能承受的各种电压(工作电压和过电压)、保护装置的特性和设备绝缘对各种电压的耐受特性,合理地确定设备必要的绝缘水平,以使设备的造价、维修费用和设备绝缘故障引起的事故损失,这三方面综合费用最小,从而在经济上和安全运行上达到总体效益最高的目的。绝缘配合就是处理过电压、过电压限制措施和绝缘水平三者之间的协调配合关系。
41.绝缘配合的原则: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之后,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所造成的设备绝缘损坏降到经济上和运行上能接受的水平。
42.220kV 以下的电网,电气设备的绝缘水平主要由大气过电压决定;330kV 及以上的超高压绝缘配合中,操作过电压将起主导作用;特高压电网的绝缘水平可能由工频过电压及长时间工作电压决定;不考虑谐振过电压;不考虑线路绝缘与变电站绝缘间的配合
43.电气设备绝缘耐受冲击的能力有BIL和SIL两种。
BIL:电气设备的基本冲击绝缘水平;SIL:电气设备的基本操作冲击绝缘水平。
44.输电线路绝缘子串的绝缘子片数的确定:要求:在工作电压下不发生污闪;下雨天在操作过电压下不发生闪络;具有一定的雷电冲击耐受强度,保证线路有一定的耐雷水平。方法:按工作电压下所要求的泄漏距离(爬电比距)决定所需绝缘子片数,然后按操作过电压及雷电过电压的水平要求进行验算和调整。
45.输电线路绝缘与变电所中电气设备之间不需要考虑配合问题。通常,线路绝缘水平远高于变电所中电气设备的绝缘水平,以保证线路的安全运行。从输电线路传入变电所的过电压由变电所母线上的避雷器限制,而电气设备的绝缘水平是以避雷器的保护水平为基础确定。
46.A.间歇电弧接地
过电压产生机理:当中性点不接地系统中发生单相接地时,经过故障点将流过数值不大的接地电容电流。随着电网的发展和电压等级的提高,单相接地电容电流随之增加,一般 6 ~ l0kV 电网的接地电流超过30A,35 ~ 60kV 电网的接地电流超过10A 时电弧便难以熄灭。但这个电流还不至于大到形成稳定燃烧电弧,因此可能出现电弧时燃时灭的不稳定状态,引起电网运行状态的瞬时变化,导致电磁能量的强烈振荡,并在健全相和故障相上产生过电压,这就是间歇性电弧接地过电压。
过电压产生原因:当发生间歇性电弧接地时,健全相对地电压的起始值与稳态值不同,电容与电源电感产生振荡引起过电压。
限制过电压的措施:消除间歇性电弧:110kV 及以上电网大都采用中性点直接接地的运行方式(单相短路电流,断路器跳闸切除故障);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(补偿电容电流)
消弧线圈的基本作用:① 补偿流过故障点的短路电流,使电弧能自行熄灭,系统自行恢复到正常工作状态。② 降低故障相上的恢复电压上升的速度,减小电弧重燃的可能性。
B.空载变压器分闸过电压
过电压产生原因:由于截流留在电感中的磁场能量转化为电容上的电场能量。
影响过电压的因素:1)断路器的性能:切除空载变压器引起的过电压与截流数值成正比,断路器截断电流的能力愈大,过电压 UCmax 就越高。2)变压器的参数:变压器 L 愈大,C 愈小,则过电压愈高。当电感中的磁场能量不变,电容 C 愈小时,过电压也愈高。3)变压器的相数、线组接线方式、铁芯结构、中性点接地方式、断路器的断口电容,以及与变压器相连的电缆线段、架空线段等,都会对切除空载压器过电压产生影响。
限制过电压的措施:1)在断路器的变压器侧加装阀式避雷器。2)在断路器的主触头上并联一线性或非线性电阻。切空变过电压特点是:幅值高、频率高,但持续时间短、能量小。
C.空载线路分闸过电压(由于断路器重燃引起的)
影响过电压的因素:1)断路器的性能:随着断路器制造质量的提高,断路器已能做到基本上不重燃,使得这类过电压降到了次要的位置。2)中性点接地方式:中性点非直接接地电网中,三相断路器分闸不同期会构成瞬间的不对称电路,使中性点产生位移,相间的耦合,使过电压增高。3)损耗:电晕要消耗能量,电源及线路损耗使过电压降低。4)其它:若母线上有很多出线时,过电压降低。此外,当线路装有电磁式电压互感器时,将泄放线路上的残余电荷,降低了过电压。
限制过电压的措施:1)采用不重燃断路器2)在断路器装设分闸电阻3)线路上装设泄流设备4) 装设避雷器
D.空载线路合闸过电压
空载线路合闸时,产生过电压的根本原因:由于合闸时断路器触头间有电位差,引起电磁能量振荡而产生的。电容、电感的振荡,其振荡电压叠加在稳态电压上所致。
影响过电压的因素:1)合闸相位:合闸相位是随机的,有一定的概率分布,与断路器合闸过程中的预击穿特性及断路器合闸速度有关。2)残余电荷:过电压的大小与线路上残余电荷数值和极性有关。3)断路器合闸的不同期:由于三相线路之间有耦合,先合相相当于在另外两相上产生残余电荷。4)回路损耗:实际输电线路中,能量损耗(电阻、电晕)会引起振荡分量的衰减。5)电容效应:合闸空载长线时,由于电容效应使线路稳态电压增高,导致了合闸过电压增高。
限制过电压的措施:1)降低工频电压升高2)断路器装设并联电阻3)控制合闸相位4)消除线路上的残余电荷5)装设避雷器
47.为什么在断路器的主触头上并联电阻有利于限制切除空载长线时的过电压?
答:使用带并联电阻的断路器(如图)是一个有效的措施,这种断路器有两个触头,主触头K_1并联一个电阻R,K_2是辅助触头,断路器的动作分两步进行。分闸时先断开主触头K_1,使R串联在回路之中阻尼了振荡的发生,消耗电容电荷的能量,使电弧不易发生重燃;再经过1.5~2个工频周波,辅助触头K_2断开,因R消耗了部分能量,线路残余电压较低,K_2上电弧不易发生重燃,即使K_2中的电弧发生重燃,因R的阻尼作用,过电压显著降低。
48.为什么在断路器的主触头上并联电阻有利于限制空载线路合闸过电压?(图同题3)
答:如图所示,带并联电阻的断路器合闸时,辅助触头K2先闭合,电阻R接入电路中,阻尼了高频振荡,R愈大阻尼作用愈强,这个阶段过电压降低。经过1.5~2个工频周期(约12ms),主触头K1再闭合,把合闸电阻R短接,完成了合闸过程。由于合闸的第一阶段,阻尼电阻R的作用,使线路电压较低,主触头合闸时触头之间电压也较低,主触头合闸产生的振荡过程较弱,合闸过电压也就较低。R两端的电压愈低,产生的过电压就愈低,并联电阻R愈小,过电压也愈低。并联电阻起到了阻尼振荡以及降低了振荡过程中初始值与稳态值之间的差值的作用。在超高压系统,一般取R=400欧姆,其接入时间一般取8~10ms。
分闸电阻为中值并联电阻;合闸电阻为低值并联电阻
49.为什么合空载线路过电压是超高压电网中的主要过电压?
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