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1暫態過電壓的類型
1.1負載突變形成的過電壓
在另一種情況下也會形成過電壓,即當電力系統運行過程中出現臨時性故障時,這時需要將一些較大負荷的供電停止,這樣也會導致電壓的升高,產生內部過電壓的情況發生。
(1)發電機在正常運行過程中,其磁鏈是不會發生突變的,所以其會一直保持足夠的輸送功率,而其暫電動勢則是不變的,這樣則會出現相對電壓升高的情況。
(2)發動機在運行時其制動系統及調速器本身所固有的慣性會使其保持一定的轉速,而當發生甩負荷時轉速則會增加,從而使電動機的電動勢及頻率增加。
(3)一旦甩負荷發生在輸電線路長線的末端時,這時末端的電容效應則會使電壓升高,從而產生過電壓的現象發生。針對于以上情況導致的過電壓,可以在實際操作中采用并聯電抗器、控制空載線路投切及限制長線路電容效應、在電機側應加裝快速消勵磁系統等措施來減少或是避免過電壓的發生。
1.2諧振過電壓
系統發生諧振的根本原因為電感、電容元件共同組成的回路在工頻或某一頻率下發生了共振。可將其分為非線性諧振和線性諧振兩種,線性諧振雖然過電壓值很高,但諧振的條件范圍較窄,即只有在非全相操作或系統故障時才會出現,如當系統發生單相接地故障且其正序、零序阻抗滿足時才會發生線性諧振。而非線性諧振是由系統中變壓器或互感器等鐵磁元件引發的,且隨著外部電壓的變化而改變,若回路中存在電纜、串聯補償電容器等元件且滿足ωL>1/ωC時才會導致電壓升高從而發生鐵磁諧振,且鐵磁諧振后會發生電流反向,容易引發電機反轉的事故。系統發生諧振過電壓所持續的時間是與其回路本身特性有關的,有可能僅持續一段時間亦或是穩定的,此時諧振過電壓對系統的影響不大,但若其持續時間較長則可能引發系統一系列的諧振操作,因此必須采取一定的措施破壞諧振條件,如增加電阻、減小電抗或采用消諧器等。
2暫態過電壓防護措施
2.1間歇性電弧接地過電壓
間歇性電弧接地過電壓通常發生在中性點不接地的系統中,由于該類系統具有即使發生單相接地也能繼續工作兩小時的特性,因此其中的電弧可能多次發生充入,使線路上的負荷發生多次的重新分配,導致中性點電壓升高,最終發生過電壓。雖然此種過電壓的幅值較小,僅為額定電壓的3.5倍,但由于其持續的時間較長且范圍較大,將對弱絕緣的設備造成嚴重影響,應采取一定的措施加以避免。若電網的中性點接入的是消弧線圈,則此時電感電流補償了中性點的電容電流,減小了重燃的次數及過電發生的概率。
2.2切小電感性電流電壓
系統中的空載電動機及變壓器即為小電感性負荷,由于斷路器通常按照大電流條件設計滅弧能力,因此其切斷小電流時容易引發電感和電容形成振蕩,此時的對地雜散電容較小,會導致幅值極高的過電壓的出現。由于產生此類過電壓的電流較小,因此常用避雷器進行防治。
2.3開斷電容性電流過電壓
電容器所產生的電容性電流,所產生的位置多發生在電纜和空載線路上,這主要是由于斷路在開民過程中所引起的重燃現象所引起的系統振蕩,從而引發過電壓。所以當發生這種過電壓時,需要針對于控制斷口電壓上升的幅度來進行,可以在斷路器的斷口處來進行并聯電阻,從而起到阻止過電壓的產生。
3合空載長線過電壓
在電力系統運行時,對空載線路進行關合操作是比較常進行的,特別是對于超高壓系統,在進行重合閘操作時所產生過電壓,對系統所造成的威脅是十分嚴重的,這也是對電網絕緣水平進行衡量的一個關鍵因素。當進行重合閘操作時,當線路有殘壓時,這時殘壓會與電源電壓相互疊加而加速振蕩的程度,這是過電壓則會達到額定電壓的三位。針對此種情況可采用如下措施加以限制:采用帶合閘電阻的斷路器進行合閘操作;及時消除線路的殘余電壓;采用專門的裝置加以判斷,在斷路器的兩相電壓最低時完成選相合閘操作;使用磁吹型的金屬氧化物避雷器作為專門的后備保護。
4結束語
一旦電力系統內部發生過電壓,則對電氣設備的正常運行將會造成嚴重的影響,嚴重時可能導致各種事故的發生,造成嚴重的經濟損失,在電力系統運行時,并不是所有電網結構中的操作電壓都是相同的,所以在實際操作中應該根據電壓等級的不同,來對內部所產生的過電壓進行有效的分析,加以區別,應針對內部的過電壓所產生的原因進行有效的防范和治理,從而保證電力系統的安全運行。
作者:范秀麗單位:青海省電力公司檢修公司