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几种不同类型过电压产生的原因分析及措施

来源:登瑞电气    发布于:2012-7-20 9:20:19    点击:284    品牌:登瑞电气    【进入产品中心

几种不同类型过电压产生的原因分析及措施

一、内部过电压

我市电网中,绝大多数是降压变压器,下面就以降压变压器空载拉闸为例说明内部电压产生的原因。

根据变压器参数的折算法可知,把二次侧(低压侧)电容折算到一次侧(高压侧)时,电容折算值为实际值的(1/k2)倍,所以二次侧电容的影响可以略去不计。这就是说,空载时可以忽略二次侧的影响。就一次绕组来说,由于每单位长度上的对地电容cfe是并联的,故对地总电容为

cfe=σcfe

由于一次侧单位长度上的匝间电容ct是串联的,故它的匝间总电容为

ct=1/(σ1/ct)

在电力变压器中,通常cfe>>ct,所以定性分析时,匝间电容的影响也可略去不计。当再忽略绕组电阻r1时,可得空载拉闸过电压时的简化等效电路:

其中l1是一次绕组的全自感。

把空载变压器从电网上拉闸时,如果空载电流的瞬时值不等于零而是某一数值ia,这时相应的外施电压瞬时值为ua。于是在拉闸瞬间,电感l1中储藏的磁场能量为1/2l1i2a,电容cfe上储藏的电场能量为1/2cfeu2a。由于这时变压器的电路是由电感l1和电容cfe并联的电路,故在拉闸瞬间,回路内将发生电磁振荡过程。在振荡过程中,当某一瞬间电流等于零时,此时磁场能量全部转化为电场能量,由电容吸收,电容上的电压便升高到*大值ucmax。当不考虑能量损失时,根据能量守恒原理有

cfeu2cmax= l1i2acfeu2a

故得

上式表明,当拉闸电流和电容上的电压一定时,绕组的电感愈大,对地电容愈小,则拉闸时过电压愈高。电力系统中,拉闸过电压通常不超过额定电压的3.04.5倍。


二、大气过电压

大气过电压是输电线路直接遭受雷击或雷云放电时,电磁场的剧烈变化所引起的。当输电线路直接遭受雷击时,雷云所带的大量电荷(设为正电荷)通过放电渠道落到输电线上,大量的自由电荷向输电线路的两端传播,就在输电线上引起冲击过电压波,称为雷电波。雷电波向输电线两端传播的速度接近于光速,持续的时间只有几十微秒,电压由零上升到*大值的时间只有几微秒。雷电波的典型波形为

曲线由零上升到*大值这一段称为波头,下降部分称为波尾。如果把波头所占时间看成是周期波的四分之一周期,则雷电波可看成是频率极高的周期性波。这样,当过电压波到达变压器出线端时,相当于给变压器加上了一个频率极高的高电压。这一瞬变过程很快,一开始,由于高频下,ωl很大的,1/ωc很小,电流只从高压绕组的匝电容和对地电容中流过。由于低压绕组靠近铁心,它的对地电容很大,(即容抗很小),可近似地认为低压绕组接地。可雷电波袭击时,沿绕组高度上的电压分布取决于匝间电容ct和对电容cfe的比例。在一般情况下,由于两种电容都存在,过电压时,一部分电流由对地电容分流,故每个匝间电容流的电流不相等,上面的匝间电容流过的电流*大愈往下面则愈小,随着电压沿绕组高度的分布变为不均匀

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