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电力系统内过电压保护及绝缘配合


2017-04-28 10:30   点击:36
                        一、暂时过电压保护
  1.工频过电压
  一般由线路空截、接地故障和甩负荷等引起的工频过电压,对3~10kV系统一般不超过1.1pu(工频过电压标么值1.0pu=Um/,Um/,Um为系统最高电压)对35kV系统一般不超过pu,因此,对35kV及以下电力网一般不需采取专门措施限制工频过电压。
  2.谐振过电压
  (1)当因操作或故障引起系统元件参数出现不利组合时,将产生线性谐振和非线性(铁磁)谐振过电压,因此,应采取措施避免出现谐振过电压的条件,或用保护装置限制其幅值和持续时间。
  (2)由单一电源侧用断路器操作中性点不接地的变压器,因操动机构故障出现非全相或熔断器非全相熔断时,变压器的励磁电感与对地电容产生铁磁谐振,能产生2.0~3.0pu的过电压(谐振过电压的1.0pu=Um/。);有双侧电源的变压器在非全相分合闸时,由于两侧电源的不同步在变压器中性点上可出现接近于2.0pu的过电压,如产生铁磁谐振,则会出现更高的过电压。有单侧电源的变压器,当另一侧带有较大的同步电动机时,也类似有双侧电源的情况。
  (3)3~35kV不接地系统或经消弧线圈接地系统偶然脱离消弧线圈的部分,当接有中性点的电磁式电压互感器的空截母线(也可能带有空载短线路),因合闸充电或接地故障的激发,使电压互感器过饱和,可能产生铁磁谐振过电压。防止和限制这类过电压,可采取下列措施:
   1)选用励磁特性饱和点较高的电磁式电压互感器。
   2)减少同一系统中电压互感器中性点接地的数量,除电源侧电压互感器高压绕组中性点接地外,其他电压互感器中性点尽可能不接地。
   3)个别情况下,在10kV及以下的母线上装设中性点接地的星形接线电容器组,或用一段电缆代替架空线路以减少Xco,使Xco<0.01Xm。式中Xm为互感器在线电压作用下单相绕组的励磁电抗;Xco为系统每相对地容抗。
   4)在互感器的开口三角形绕组装设的电阻R≤0.4(Xm/K213)。式中K13为互感器一次绕组与开口三角形绕组的变化,或装设其他专门消除此类铁磁谐振的装置(如专用消谐器)。
   5)10kV及以下不接地或经消弧线圈接地系统,应采用性能良好的设备并提高运行维护水平,以避免在配电变压器高压绕组对地短路及送电线路一相断线,且一端接地或不接地的条件下产生铁磁谐振过电压。
   6)有消弧线圈的较低电压系统,应适当选择消弧线圈的脱谐度,以便避开谐振点;无消弧线圈的较低电压系统,应采取增大其对地电容等措施(如安装电力电容器等),以防止零序电压通过电容,如变压器绕组间或两条架空线路间的电容耦合,由较高电压系统传递到中性点不接地的较低电压系统,或由较低电压系统传递到较高电压系统,或回路参数形成串联谐振条件,产生高幅值的转移过电压。
   7)发生于中性点不接地系统中的谐振过电压,可采用电阻接地方式降低或防止。
二、操作过电压保护
  (1)各电压级相对地计算用最大操作电压的标么值(1.0pu=Um/)应按以下数值选取;
   35kV及以下低电阻接地系统为3.2pu;
   3~35kV电力系统相间操作过电压,宜取相对地过电压的1.3~1.4倍。当采用金属氧化物避雷器限制操作过电压时,相对地及相间计算用最大操作过电压的标么值需经研究确定。
  (2)35kV及以下系统中,开断空截线路断路器发生重击穿的过电压一般不超过3.5pu;开断前系统已有单相接地故障,使用一般断路器操作时产生的过电压可能大于4.0pu。为此选用操作断路器时,应使其开断空载线路过电压不超过4.0pu。
  (3)35kV及以下电力系统的线路合闸和重合闸过电压一般不超过3.0pu,通常无需求取限制措施。
  (4)3~66kV系统开断并联电容补偿装置,所断路器发生单重击穿时,电容器高压端对地过电压可能超过4.0pu,开断前电源侧有单相接地故障时,该过电压将更高。开断时如发生两相重击穿,电容器极间过电压可能超过2.5Ur.c(Ur.c为电容器的额定电压)。
  (5)当开断具有冷轧硅钢片铁芯的空载变压器时,过电压一般不超过2.0pu,可不采取保护措施。开断热轧硅钢片铁芯的35kV及下变压器时,过电压一般不超过4.0pu。
  采用熄弧性能较强的断路器开断激磁电流较大的变压器以及并联电抗补偿装置产生的高幅值过电压,可在断路器的非电源侧装设阀式避雷器加以限制,保护变压器的避雷器可装在其高压侧或低压侧。但高、低压侧系统接地方式不同时,低压侧宜装设操作过电压保护水平较低的避雷器。
  在可能只带一条线路运行的变压器中性点消弧线圈上,宜用阀式避雷器限制切除最后一条线路两相接地故障时,强制开断消弧线圈电流在其上产生的过电压。
  空载变压器和并联电抗补偿装置合闸产生的操作过电压一般不超过2.0pu,可不采取保护措施。
  (6)在开断高压感应电动机时,因断路器的截流、三相同时开断和高频重复重击穿等会产生过电压(后两种仅出现于真空断路器开断时)。过电压幅值与断路器熄弧性能、电动机和回路元件参数等相关。开断空截电动机的过电压一般不超过2.5pu,高频重复重击穿过电压可能耐超过5.0pu。采用真空断路器或采用截流值较高的少油断路器时,宜在断路器与电动机之间装设旋转电机金属氧化物避雷器或R-C阻容吸收装置。
高压感应电动机合闸的操作过电压一般不超过2.0pu,可不采取保护措施。
  (7)35kV及以下系统发生的单电压一般不超过.0pu,可产生过电压 ,过电压高低与接地方式有关,一般情况下不超过下列数值;
   不接地为3.5up;
   消弧线圈接地为3.2pu;
   电阻接地为2.5pu。
   具有限流电抗器、电动机负荷,且设备参数配合不利的3~10kV某些不接地系统,发生单相间歇性电弧接地故障时,可能产生危及设备相间或相对地绝缘的过电压,宜根据负荷性质和工程的重要程度进行必要的过电压预测,以确定保持记方案。如采用自动跟踪的消弧线圈接地方式使接地点残余电流不超过10A,对中压电缆电网及接有旋转电机的电网,采用中性点电阻接地方式等。

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