過電壓問題答案

1、1. 直流系統(tǒng)運行方式：雙極運行，單極大地運行，單極金屬回線運行雙極運行：雙極兩端中性點接地的方式是正負兩極對地，整流站和逆變站中性點接地，大地中僅流過兩極不平衡電流；單極大地運行：利用1根導線與大地構(gòu)成直流側(cè)的單極回路，整流站和逆變站中性點均需接地；單極金屬回線運行：利用2根導線構(gòu)成直流側(cè)的單極回路，利用停運極的線路作為運行極的回流線路，逆變站中性點接地限制電位。2. 整流側(cè)低壓端換流變壓器閥側(cè)出線接地造成中性母線上過電壓原理簡述如上圖所示，以故障發(fā)生在A相為例，故障發(fā)生后，換流變A、C兩相形成的交流電源Uca通過 VT2和故障接地點并聯(lián)在整流側(cè)中性母線E避雷器上，也并聯(lián)在金屬回線與逆變側(cè)接

2、地極兩端，故障簡化如右圖所示。右圖可知，本階段由于E避雷器流過從接地點到中性母線方向的電流，中性母線呈負電位，通過避雷器的能量占該故障下該避雷器所消耗能量的主要部分。由于中性母線呈負電位，整流側(cè)下6脈動橋中與中性母線相連的閥均承受反向電壓，故障后全部關(guān)斷，導致中性母線電流無法通過閥流入故障接地點，但由于直流線路存在對地分布電容，自身又有分布電感，通過金屬回線的電流不能立即減小為0，此時，金屬回線相當于一個電源，通過中性母線E避雷器和逆變站的接地點形成回路，在E避雷器中流過一部分能量，中性母線呈現(xiàn)正電位。3. 直流系統(tǒng)斷線故障引起中性母線上過電壓原理簡述，分單極金屬回線方式與單極大地運行方式當直

3、流系統(tǒng)以單極大地回路或者單極金屬回線運行時，如果一側(cè)接地引線或者金屬回線發(fā)生斷線故障，直流電流就會通過發(fā)生斷線一側(cè)的中性線接地引線避雷器EL或者金屬回線避雷器EM形成回路，即將避雷器接入了整流側(cè)逆變側(cè)這個電流循環(huán)回路中去，造成發(fā)生斷線的換流站中性母線上過電壓。圖Error! No text of specified style in document.1 直流系統(tǒng)單極大地回路運行方式下斷線故障示意圖圖Error! No text of specified style in document.2 直流系統(tǒng)金屬回路運行方式下斷線故障示意圖4. 高壓端換流變壓器出線短路引起閥兩端過電壓，為什么只可能

4、發(fā)生在整流側(cè)。（閥方向決定是否會關(guān)斷）該過電壓不可能發(fā)生在逆變側(cè)，分析如下：首先假設故障發(fā)生時閥VT4處于導通狀態(tài)，如下圖所示，該組閥的陽極a點與直流極線相連接，a點電壓為直流極線對地運行電壓。當A相（VT4陰極b點）發(fā)生接地短路時，將使b點電位下降，此時閥VT4陽極a點電位高于陰極b點電位，兩端電壓仍為正向，VT4不會關(guān)斷仍將保持導通狀態(tài)。當接地故障發(fā)生在B相或C相時，由于直流極線對地運行電壓比三相對地電壓也都高，故a點電位始終將高于的陰極電位，即最上層閥VT2、VT4、VT6中至少會有一個保持導通狀態(tài)。這樣，在閥VT2、VT4、VT6兩端并聯(lián)的閥避雷器V1上電壓不可能高于換流變閥側(cè)線電壓，

5、不會出現(xiàn)過電壓。因此該過電壓只可能發(fā)生在整流測。5. 電力系統(tǒng)過電壓分類過電壓分類外部過電壓：雷電過電壓內(nèi)部過電壓：暫時過電壓、操作過電壓暫時過電壓：工頻過電壓、諧振過電壓操作過電壓：合閘過電壓、分閘過電壓、故障過電壓等6. 簡述特高壓直流系統(tǒng)絕緣配合目的與原則目的：合理確定設備的絕緣水平，即保證設備滿足正常穩(wěn)定運行要求，故障維修和事故損失可以承受，同時造價可以接受。 原則：1）系統(tǒng)電壓等級 A 220kV及一下電網(wǎng)絕緣順序配合：雷電過電壓，操作過電壓，工頻過電壓B 超高壓、特高壓電網(wǎng)絕緣順序配合：工頻過電壓，操作過電壓，雷電過電壓2）線路和變電站的配合 不需降低線路絕緣使之與變電站絕緣相配合

6、。 7. 簡述特高壓直流換流站空氣間隙與哪些因素有關(guān)，并簡單定性介紹所需氣隙隨環(huán)境因素變化趨勢。放電電壓水平和換流站大氣氣象條件。特高壓直流系統(tǒng)電壓等級更高, 直流運行電壓最高可達816kV, 由于空氣間隙的飽和特性, 在更高的操作過電壓下會要求更大的空氣間隙距離;換流站閥廳內(nèi)一般都安裝有用于冷卻的空調(diào)系統(tǒng),其調(diào)節(jié)作用使得閥廳內(nèi)的大氣壓力、溫度、濕度均不同于標準氣象條件,對空氣間隙的放電特性產(chǎn)生較大影響。空氣密度對間隙的擊穿電壓有較大的影響, 主要原因是空氣密度變化時, 分子間的平均距離發(fā)生變化, 直接影響到電子的平均自由行程, 從而間接影響間隙氣體的電離過程, 改變間隙的擊穿電壓。當海拔高度

7、增加時, 空氣壓力下降, 密度減小,所以電子的碰撞電離過程中的平均自由程變大, 在運動過程中可以積累更大的能量, 在間隙距離較大的情況下, 氣體的電離過程變得更加劇烈, 所以間隙的擊穿電壓下降。當溫度增加時, 電子的自由程增加, 積累的動能也增加, 更容易造成氣體電離; 另外, 溫度增加, 氣體分子本身的熱動能也增加, 所以導致氣體的熱電離增加, 這也會導致?lián)舸╇妷旱南陆?。所? 在其它條件一定時, 溫度越高, 氣隙的擊穿電壓越低。濕度對擊穿電壓的影響比較復雜。實驗表明,均勻電場中的空氣, 其放電電壓隨濕度的增加而增加, 但程度極微。在極不均勻電場中, 空氣濕度對提高間隙擊穿電壓的效應就很明顯

8、。原因是水分子容易吸收電子而形成負離子, 電子形成負離子后自由行程大減, 在電場中發(fā)生碰撞電離的能力也大大減弱。隨著濕度的增加, 電子被水分子吸引而成為負離子的比例增加, 負離子的質(zhì)量較大, 直徑也較大,所以大大削弱了電子碰撞電離能力, 從而削弱了間隙的電離過程, 提高了間隙的擊穿電壓。另外, 在極不均勻電場中, 平均場強較低, 電子運動速度較慢,很容易被水分子俘獲成為負離子。基于以上原因,濕度的增加會導致?lián)舸╇妷旱脑黾印?. 簡述潛供電流的產(chǎn)生原理故障相兩端的斷路器斷開后，健全相以及可能存在的相鄰線路，通過靜電耦合和電磁耦合繼續(xù)向故障點提供電流，稱為潛供電流。 9. 限制潛洪電流的措施及原理

9、，可配簡圖說明。措施：1）并聯(lián)電抗器中性點接小電抗 簡化為通過補償相間電容，來限制潛供電流的容性分量2）快速接地開關(guān)（HSGS）HSGS通過分流潛供電流容性分量和抑制故障點恢復電壓來減小潛供電弧持續(xù)時間10. 簡述工頻過電壓產(chǎn)生因素及產(chǎn)生原理1）.空載長線電容效應；容性電流流過電感，電壓升高。當首端的輸入阻抗為容性，計及電源內(nèi)阻抗的影響(感性)時，不僅使線路末端電壓高于首端，而且使線路首、末端電壓高于電源電動勢2）.三相甩負荷； 電壓降公式電壓上升幅度3）.不對稱接地效應； 單相接地故障時健全相電壓升高系數(shù)X0/X1增加將使不對稱短路故障時健全相的電壓有增大的趨勢 。11. 合空線過電壓產(chǎn)生原

10、因及影響因素簡述高電壓技術(shù)P203-204影響因素：1. 線路長度2. 系統(tǒng)阻抗3. 斷口電壓差4. 線路損耗5. 不同期性產(chǎn)生原因：合閘空載線路時，合閘之前，線路上不存在任何異常（無故障和殘余電荷），故線路的起始電壓為零；合閘后，線路各點電壓由零值過渡到考慮電容效應后的工頻穩(wěn)態(tài)電壓值，在此暫態(tài)過程中出現(xiàn)了過電壓。假設三相接線完全對稱并且在同時刻合閘，為了更好的說明，將三相線路模型等效為集中參數(shù)下的單相模型進行分析。如圖錯誤!文檔中沒有指定樣式的文字。3所示，線路采用T型等值電路，其中，為線路等值電感和電容；電源電動勢為，電源等值電感為。圖Error! No text of specified

11、 style in document.3 單相模型等效電路進一步簡化電路，如圖錯誤!文檔中沒有指定樣式的文字。4所示，其中。圖Error! No text of specified style in document.4 簡化后的等效電路設電源電動勢為，合閘時，由過渡過程公式可求得電容上的電壓為： （Error! No text of specified style in document.1） （Error! No text of specified style in document.2） （Error! No text of specified style in document.3）其

12、中，為等效回路自振頻率，。在超高壓及特高壓系統(tǒng)中，通常為的1.53.0倍。由式可知，最大值可達2倍的，而且其中，這實際上體現(xiàn)了線路的容升效應，因此，線路產(chǎn)生的最大過電壓可超過電源電動勢的2倍。而由于線路存在損耗，實際過電壓幅值又低于所得最大值。12. 重合閘過電壓產(chǎn)生原因及影響因素簡述高電壓技術(shù)P204-205影響因素：1.線路長度 2.系統(tǒng)阻抗 3.斷口電壓差 4.線路損耗5. 輸送功率產(chǎn)生原因：如圖1所示為特高壓線路進行重合閘前的實際電路等效圖，其中，分別為高抗和小電抗阻值；，分別為線路相間電容和相對地電容。圖1線路實際等效電路圖然后，將高抗和小電抗進一步等值，其中，分別為高抗和小電抗等效

13、后的相間補償電感和相對地補償電感，如圖2所示。圖2等效電路圖（一）進一步將健全相電源進行等效，如圖3所示。圖3 等效電路圖（二）由于線路電抗器的補償往往難以使相間電感和電容正好達到諧振點，故在斷開相上存在恢復電壓。若僅考慮線路的穩(wěn)態(tài)過程，恢復電壓中則只包含工頻分量，其穩(wěn)態(tài)值應為： 其中：，。事實上，在線路故障被清除后，由于過渡過程的變化，斷開相上的恢復電壓還包含自由振蕩分量。它主要由幾個不同頻率的信號合成，其幅值隨時間變化，使得恢復電壓呈現(xiàn)拍頻特性。因此，線路若在斷路器斷口電壓差（即|）最大值附近時進行重合閘，則會導致劇烈的振蕩過程，產(chǎn)生最為嚴重的過電壓。13. 接地故障清除過電壓產(chǎn)生原因及影

14、響因素簡述對于故障線路來說：1部分由于故障的存在電壓較低，不會產(chǎn)生過電壓，2部分由于故障的清除而導致相間電壓關(guān)系的突變，從而產(chǎn)生過電壓，但暫態(tài)過程并不十分劇烈，幅值一般也不高。對于相鄰線路來說：3部分由于仍與2部分相連，其過電壓與2部分相似；4部分過電壓最為嚴重，當斷路器BRK2的C相開斷故障電流后，接地后的暫時穩(wěn)態(tài)被破壞，等效于在C相斷路器附近加上一個與故障電流反向的電流源，其電流波形在相鄰線路上流動并且折反射，從而形成較大的過電壓。影響因素：1. 線路長度 2. 系統(tǒng)阻抗 3. 輸送功率 4. 接地位置14. 甩負荷過電壓產(chǎn)生原因及影響因素簡述如曲線一，由于線路正常運行時輸送功率在電源阻抗

15、上產(chǎn)生了一定的壓降，故經(jīng)過電源阻抗后的電壓通常比電源電壓有所下降，然后由于線路的容升效應以及兩端電源與限壓措施的鉗制作用其電壓一般呈現(xiàn)弓形分布。 當末端斷路器分閘發(fā)生甩負荷后，沿線電壓均有改變，如曲線二，由于線路充電電流的作用經(jīng)電源阻抗后的電壓稍高，其后容升效應使得線路電壓越來越高。影響因素：1. 線路長度 2. 系統(tǒng)阻抗 3. 輸送功率 4. 接地位置15. 簡述直擊雷與感應雷的產(chǎn)生原因及區(qū)別答：1）直擊雷是帶電云層（雷云）與建筑物、其它物體、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，并由此伴隨而產(chǎn)生的電效應、熱效應或機械力等一系列的破壞作用。直擊雷的電壓峰值通?？蛇_幾萬伏甚至幾百萬伏，電流峰值

16、可達幾十KA乃至幾百KA，其之所以破壞性很強，主要原因是雷云所蘊藏的能量在極短的時間（其持續(xù)時間通常只有幾us到幾百us）就釋放出來，從瞬間功率來講，是巨大的。2）感應雷也稱為雷電感應或感應過電壓。它分為靜電感應雷和電磁感應雷。（1）靜電感應雷：是由于帶電積云接近地面，在架空線路導線或其他導電凸出物頂部感應出大量電荷引起的。它將產(chǎn)生很高的電位。（2）電磁感應雷：是由于雷電放電時，巨大的沖擊雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強磁場引起的。這種迅速變化的磁場能在鄰近的導體上感應出很高的電動勢。雷電感應引起的電磁能量若不及時泄入地下，可能產(chǎn)生放電火花，引起火災、爆炸或造成觸電事故。感應雷擊過電壓對于11

17、0kV及以上的線路絕緣不會構(gòu)成威脅，波前平緩，但波長較長。16. 簡述線路防雷的主要措施及效果評價答：1）架設避雷線避雷線是高壓和超高壓輸電線路最基本的防雷措施，其主要目的是防止雷直擊于導線。此外，還對雷電流有分流作用，可以減少流入桿塔的雷電流，降低塔頂電位；另外還可以通過對導線的耦合作用，降低雷擊桿塔時作用于線路絕緣子串上的電壓。通常來說,線路電壓愈高,采用避雷線的效果愈好,而且避雷線在線路造價中所占的比重也愈低。2）降低桿塔接地電阻降低桿塔接地電阻可以減小雷擊桿塔時的電位升高,這是配合架設避雷線所采取的一項有效措施。3）加強線路絕緣主要有增加絕緣子串的片數(shù)、改用大爬距懸式絕緣子、增大塔頭空

18、氣間距等。這樣做固然也能提高線路的耐雷水平、降低建弧率，但實施起來往往局限性較大，難度也較大。因此通常作為后備保護措施。4）架設耦合地線：架設耦合地線通常是作為一種補救措施。它主要是在某些已經(jīng)建成投運線路的雷擊故障頻發(fā)線路段上使用，通常是在導線下方再加裝一條地線（又稱耦合地線）。它可以加強地線的分流作用和增大導地線之間的耦合系數(shù)，從而提高線路的耐雷水平。運行經(jīng)驗表明，耦合地線對減少雷擊跳閘率效果是顯著的，約可降低50% 左右。5）自動重合閘裝置由于線路絕緣具有自恢復功能，大多數(shù)雷擊造成的沖擊閃絡和工頻電弧在線路跳閘后能快速去游離，迅速恢復絕緣功能。因此，在線路形成穩(wěn)定的工頻電弧引起線路斷路器跳

19、閘后，采用自動重合閘在極大多數(shù)情況下都能使線路迅速恢復正常供電。因此,安裝自動重合閘裝置對于降低線路的雷擊事故率具有較好的效果。根據(jù)統(tǒng)計，我國110kV及以上高壓線路的重合閘成功率高達7590%；35kV及以下線路約為50%80%。由此可見自動重合閘是減少線路雷擊停電事故的有效措施，各種電壓等級的線路應盡量裝設自動重合閘。6）安裝避雷器一般僅在線路交叉處或在過江大跨越高桿塔上這些雷電過電壓特別大的地方和線路絕緣的某些薄弱點上裝設避雷器以限制過電壓。只要使避雷器的沖擊放電電壓低于線路絕緣子串的沖擊放電電壓，就能免除線路絕緣子串發(fā)生沖擊閃絡。另外，由于排氣式避雷器本身具有滅弧功能，它可以避免使沖擊

20、閃絡轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的工頻電弧，因此它的動作并不會引起線路跳閘。 17. 簡述線路空氣間隙的確定須考慮哪些方面答：線路空氣間隙確定輸電線路的空氣間隙主要有：1）導線對大地（懸垂最低點到地面距離）2）導線對導線（風偏下兩導線間距離）3）導線對架空地線4）導線對桿塔及橫桿18. 簡述絕緣配合慣用法與統(tǒng)計法的異同答：1）慣用法 原則：先確定設備上可能出現(xiàn)的最危險過電壓，再根據(jù)運行經(jīng)驗乘上一個考慮各種因素的影響和一定裕度的系數(shù)，決定絕緣耐受電壓水平。 特點：此方法確定的絕緣水平有較大的裕度，可適應于有自恢復能力的絕緣和無自恢復能力的絕緣。 缺點是對絕緣要求偏嚴，并且不能定量估計出絕緣故障的概率，費用較高。2

21、）統(tǒng)計法 原則：在已知過電壓幅值和絕緣放電電壓的概率分布后，用計算方法求出絕緣放電的概率和線路故障率，在技術(shù)經(jīng)濟比較的基礎(chǔ)上，正確的確定絕緣水平。采用統(tǒng)計法可以按需要進行絕緣費用與事故損失的協(xié)調(diào)，在滿足允許的故障率的條件下，選擇合理的絕緣水平，在特高壓絕緣配合中經(jīng)濟效益顯著。統(tǒng)計法特點：統(tǒng)計法不僅可以定量的給出設計的安全裕度，并能按照使用設備費、每年的事故損失的綜合為最小的原則，確定系統(tǒng)絕緣配合的最佳方案。 缺點是絕緣配合的統(tǒng)計法繁瑣，只能用于自恢復絕緣目前，主要用于特高壓電網(wǎng)外絕緣的絕緣配合。19. 簡述線路絕緣子串片數(shù)選擇的原則與方法答：線路絕緣子串片數(shù)選擇原則： 1）工作電壓下不發(fā)生霧閃

22、；2）操作過電壓下不發(fā)生濕閃；3）具有一定沖擊耐壓能力，保證一定的線路耐雷水平。方法：1）污耐壓法 2）泄露比距法1）污耐壓法首先需要對每種絕緣子在盡可能模擬實際污穢的各種污穢度、污穢分布下做大量的人工污穢試驗，從閃絡電壓的試驗結(jié)果中計算出絕緣子在不同污穢度下的閃絡電壓或耐受電壓。然后按照系統(tǒng)必須保證的耐受電壓Us，計算出需要的絕緣子片數(shù)。2）泄露比距法爬電比距（即泄漏比距）是指每千伏電壓所要求的表面爬電距離。對于污穢不同等級的地區(qū)需要求不同的爬電比距0，一般清潔地區(qū)可取0為1.6cm/kV。當絕緣子所在地區(qū)的海拔高度在1000m以上時，還需進行氣壓修正。然后，按操作過電壓的要求進行絕緣子串的

23、校驗，操作沖擊電壓波的50%沖擊放電電壓應滿足如果操作沖擊電壓波的50%沖擊放電電壓不能滿足上式的要求，則需要在原先確定的絕緣子串片數(shù)n的基礎(chǔ)上再進一步增加絕緣子片數(shù)，直至滿足公式的要求。20. 簡述線路雷電繞擊與反擊的異同答：1）避雷線對線路的防雷作用并不是絕對的，我們把雷繞過避雷線而直接擊到導線上的現(xiàn)象叫繞擊。2）反擊又叫逆閃絡。當雷電擊中接地物體（桿塔），使雷擊點對地電位（絕對值）大大增加，引起對導線的逆向閃絡的情況，通常稱為反擊。21. 簡述VFTO的產(chǎn)生原理答：GIS隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)如圖1所示，由于其分合閘速度慢、滅弧性能差，在分合閘過程中動靜觸頭之間會發(fā)生多次燃、熄弧現(xiàn)象。以隔離開關(guān)拉

24、開一段不帶電的GIS支路為例，該段不帶電GIS支路作為一個電氣“孤島”（亦稱為負荷側(cè)），可近似看作一對地集中電容。在該段GIS支路被隔離開關(guān)切斷后，殘余電荷會在對地集中電容上保持較長時間，系統(tǒng)側(cè)觸頭的電位則繼續(xù)跟隨系統(tǒng)電壓變化。當兩個觸頭間電壓差達到觸頭間擊穿電壓時，就會發(fā)生間隙擊穿并形成電弧。這個過程與電網(wǎng)中斷路器切合空載線路(或電容器)時的重燃現(xiàn)象相似，會產(chǎn)生幅值較大的過電壓，稱之為特快速暫態(tài)過電壓（VFTO，Very Fast Transient Overvoltage）。From PPT：1）LC在較短導體內(nèi)的振蕩過程-GIS隔離開關(guān)動作較慢-隔離開關(guān)分閘時間0.45s，合閘時間0.3

25、s-斷路器分閘時間<30ms，合閘時間<120ms-被斷開部分的等效電容-與系統(tǒng)連接部分的電壓2）產(chǎn)生過電壓波遇到斷口折反射疊加-形成反復擊穿22. 簡述五種VFTO限制措施答：1) 隔離開關(guān)加裝并聯(lián)電阻2) 主變加裝入口電容3) 主變前加裝阻波器4) 采用架空線連接主變與GIS套管5) 加裝氧化鋅避雷器6) 改進操作順序7) 加裝鐵氧體材料限制VFTO23. 簡述配電網(wǎng)鐵磁諧振過電壓產(chǎn)生原理答：配電網(wǎng)中PT鐵磁諧振的產(chǎn)生機理可以用這個簡化電路圖來說明：左側(cè)為系統(tǒng)三相電源，右側(cè)電感為PT等效電感，電容為系統(tǒng)線路對地等效電容。一般情況下，PT電感與系統(tǒng)電容的諧振頻率很低，系統(tǒng)中不存在如此低頻率的諧波電源