第14章 电力系统过电压计算

电力系统过电压分类和特点电力系统过电压主要分以下几种类型：大气过电压、工频过电压、操作过电压、谐振过电压。

产生的原因及特点是：大气过电压:由直击雷引起,特点是持续时间短暂，冲击性强，与雷击活动强度有直接关系,与设备电压等级无关。

因此,220KV以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定。

工频过电压:由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起，特点是持续时间长,过电压倍数不高，一般对设备绝缘危险性不大,但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用。

操作过电压:由电网内开关操作引起，特点是具有随机性,但最不利情况下过电压倍数较高。

因此30KV及以上超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定。

谐振过电压:由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起,特点是过电压倍数高、持续时间长。

变压器中性点接地方式的安排一般如何考虑?变压器中性点接地方式的安排一般如何考虑?答：变压器中性点接地方式的安排应尽量保持变电所的零序阻抗基本不变。

遇到因变压器检修等原因使变电所的零序阻抗有较大变化的特殊运行方式时，应根据规程规定或实际情况临时处理.（1）变电所只有一台变压器，则中性点应直接接地，计算正常保护定值时，可只考虑变压器中性点接地的正常运行方式。

当变压器检修时，可作特殊运行方式处理,例如改定值或按规定停用、起用有关保护段。

（2)变电所有两台及以上变压器时，应只将一台变压器中性点直接接地运行，当该变压器停运时，将另一台中性点不接地变压器改为直接接地。

如果由于某些原因,变电所正常必须有两台变压器中性点直接接地运行，当其中一台中性点直接接地的变压器停运时，若有第三台变压器则将第三台变压器改为中性点直接接地运行。

否则,按特殊运行方式处理。

（3）双母线运行的变电所有三台及以上变压器时，应按两台变压器中性点直接接地方式运行，并把它们分别接于不同的母线上，当其中一台中性点直接接地变压器停运时、将另一台中性点不接地变压器直接接地。

什么是过电压电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高。

过电压属于电力系统中的一种电磁扰动现象。

电工设备的绝缘长期耐受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统安全可靠地运行。

基本介绍overvoltage过电压种类过电压是指工频下交流电压均方根值升高，超过额定值的10%，并且持续时间大于1分钟的长时间电压变动现象；过电压的出现通常是负荷投切的结果。

电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高，属于电力系统中的一种电磁扰动现象。

电工设备的绝缘长期耐受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统安全可靠地运行。

研究各种过电压的起因，预测其幅值，并采取措施加以限制，是确定电力系统绝缘配合的前提，对于电工设备制造和电力系统运行都具有重要意义。

主要分类过电压分外过电压和内过电压两大类。

外过电压又称雷电过电压、大气过电压。

由大气中的雷云对地面放电二次过电压保护器而引起的。

分直击雷过电压和感应雷过电压两种。

雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性，故常称为雷电冲击波。

直击雷过电压是雷闪直接击中电工设备导电部分时所出现的过电压。

雷闪击中带电的导体，如架空输电线路导线，称为直接雷击。

雷闪击中正常情况下处于接地状态的导体，如输电线路铁塔，使其电流互感器过电压保护器电位升高以后又对带电的导体放电称为反击。

直击雷过电压幅值可达上百万伏，会破坏电工设施绝缘，引起短路接地故障。

感应雷过电压是雷闪击中电工设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电工设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电压。

因此，架空输电线路需架设避雷线和接地装置等进行防护。

通常用线路耐雷水平和雷击跳闸率表示输电线路的防雷能力。

内过电压电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压。

有暂态过电压、操过电压保护器作过电压和谐振过电压。

暂态过电压是由于断路器操作或发生短路故障，使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压，又称工频电压升高。

什么是过电压?过电压类别有哪些?电力系统过电压分类过电压这块在系统设计中比较重要，特别是500kV电压等级以上设计，但是由于专业性比较强，对其理解也是基于参与工程的过电压专题以及EMTP过电压计算的一个课题，对这块也做一个总结。

一、何谓过电压所谓过电压，是指电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高，属于电力系统中的一种电磁扰动现象。

电工设备的绝缘长期耐受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统安全可靠地运行。

研究各种过电压的起因，预测其幅值，并采取措施加以限制，是确定电力系统绝缘配合的前提，对于电工设备制造和电力系统运行都具有重要意义。

过电压分两类，外过电压和内过电压。

外过电压又称雷电过电压、大气过电压。

由大气中的雷云对地面放电而引起的。

内过电压是电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压，分为工频过电压、操作过电压和谐振过电压。

个人涉及的一般都是内过电压分析，外过电压也会尝试稍作总结。

二、工频过电压工频过电压指系统中由线路空载、不对称接地故障和甩负荷引起的的频率等于工频（50Hz）或接近工频的过电压。

主要是三类原因：1.空载长线路的电容效应；2.不对称短路引起的非故障相电压升高；3.甩负荷引起的工频电压升高。

其中1和3经常结合在一起造成过电压。

实际计算过程中，与线路长短、短路容量、有无并联电抗器、故障前负荷都有关系。

为何讨论工频过电压？直接影响操作过电压的幅值持续时间长的工频电压升高仍可能危及设备的安全运行（油纸绝缘局放、绝缘子污闪、电晕等）在超高压系统中，为降低电气设备绝缘水平，不但要对工频电压升高的数值予以限制，对持续时间也给予规定（母线侧1.3pu，线路侧1.4pu，时间一般为1min）决定避雷器额定电压（灭弧电压）的重要依据（3、6、l0kV系统工频电压升高可达系统最高运行线电压的1.1倍，称为110％避雷器；35~60kV系统为100％避雷器；110、220kV 系统为80％避雷器；330kV及以上系统，分为电站型避雷器（即80％避雷器）及线路型避雷器（即90％避雷器）两种）工频过电压的幅值、持续时间与出现的机率对设备的影响及避雷器的选用应该说是非常重要的，但是现在广泛采用了不带间隙的氧化锌避雷器，由于有一定热容级，选择其额定电压时，工频过电压只是条件之一，不仅决定于工频过电压的幅值、而且决定于其持续时间，但由于我国这块持续时间与几率比较低（单相重合闸，一般不超过0.5S-1S），所以工频过电压可能已不是选择氧化锌避雷器额定电压的关健条件。

电力系统工频过电压的计算与仿真摘要：日常的绝大多数的负载为感性负载，增加电抗器，可以使线路更加稳定的运行。

该文在没有电抗器和有电抗器的情况下，对空载线路分别求解首末端电压关系，发现在有电抗器的情况下，末端电压波动要小，首末端电压比较小。

最后使用EMTP进行仿真，搭建了没有电抗器和有电抗器的空载线路，采集了输入输出点电压的波形，然后画出首末端电压图，发现首末端电压波形都是标准的正弦，而且是同相位，只有幅值大小不等，仿真结果和理论相一致。

关键词：容性功率输电线路工频过电压电磁暂态分析电抗器1电力系统工频过电压1.1电力系统工频过电压的产生的基本机理电力系统的内部过电压是指系统中的电磁能由于系统故障或开关操作而发生较大的变化，发生电力系统内部过电压时会发生电压从额定允许值瞬间或长期上升。

这种不正常的电压增长会对电气设备构成威胁，因此尽量减小电力系统发生内部过电压的次数。

电力系统内部过电压可以分为操作过电压和暂时过电压这两类，操作过电压是指在电力系统运行过程中不正确的操作导致电压异常增长超过了允许值，而暂时过电压是由于环境等原因发生了电压的振荡，一般而言，顺态过电压可以在比较短的时间内经过电力系统自身内部的调节而消除，从而达到一种电力系统稳定运行的状态[1-3]。

在瞬态转换完成后持续数秒或数小时（持续 0.1 s（5 个工频周期）或更长时间）的持续过电压称为暂时过电压。

由于现代超高压电力系统的保护日益完善，超高压电网中的暂时过电压很少持续超过几秒钟，因此这种过电压称为顺态过电压，由于瞬时过电压的存在的时间不是很长，因此更容易进行调节，尽量减小顺时过电压发生的次数，可以保障电力系统稳态的运行。

该文设计内容有：（1）掌握电力系统工频过电压的产生的基本机理、计算方法和抑制措施。

（2）掌握电力系统电磁暂态仿真软件ATP-EMTP的基本使用方法和分析方法。

（3）设计一个500 kV输电系统的仿真模型，分析不同工况条件产生工频过电压的情况，对理论分析和抑制方法进行验证。

电力系统过电压计算一、引言电力系统过电压是指电力系统中的电压超过其额定值的现象。

过电压可能会对电力设备和系统造成损坏，因此对于电力系统的过电压计算和分析非常重要。

本文将介绍电力系统过电压的计算方法和一些实际案例。

二、过电压的来源电力系统中的过电压主要有以下几种来源：1. 瞬时过电压：由于雷电、开关操作等原因引起的电压瞬时增加。

2. 暂态过电压：由于电力系统中的故障，如短路、接地等引起的电压波动。

3. 持续过电压：由于电力系统中的谐波、电容补偿等原因引起的长时间的电压超过额定值。

三、过电压计算方法电力系统的过电压计算方法包括两种：解析法和仿真法。

1. 解析法解析法是根据电力系统的特性和参数，通过数学公式计算出电力系统中的过电压。

解析法的优点是计算速度快，计算结果比较精确。

但是，解析法需要对电力系统的参数和特性有深入的了解，计算过程比较复杂。

2. 仿真法仿真法是通过电力系统的仿真软件，对电力系统进行模拟计算，得出电力系统中的过电压。

仿真法的优点是计算过程比较简单，可以模拟不同的故障情况，得出不同情况下的过电压。

但是，仿真法需要对电力系统的仿真软件有一定的了解，计算速度比较慢。

四、实际案例下面介绍两个实际案例，展示电力系统过电压计算的应用。

1. 案例一某变电站的110kV主变出现了短路故障，导致电力系统发生了暂态过电压。

根据电力系统的参数和特性，使用解析法计算出了过电压的大小和持续时间。

结果显示，过电压的峰值为1.8倍额定电压，持续时间为0.2秒。

根据计算结果，变电站采取了相应的措施，避免了过电压对电力设备的损坏。

2. 案例二某城市的电力系统中出现了谐波问题，导致电力系统中的持续过电压超过了额定值。

为了解决这个问题，使用仿真软件对电力系统进行了模拟计算。

结果显示，谐波问题主要来自于电容补偿装置的存在，采取了相应的措施，降低了电容补偿装置的影响，解决了谐波问题。

五、结论电力系统过电压的计算和分析对于保障电力设备和系统的安全运行非常重要。