電力系統(tǒng)內(nèi)部過電壓有哪些

內(nèi)部過電壓是由于斷路器操作、線路或設(shè)備發(fā)生故障或其他原因，使電力系統(tǒng)工作狀況和系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化，引起電網(wǎng)內(nèi)部電磁能量的轉(zhuǎn)化或傳遞所造成的電壓升高。

內(nèi)部過電壓包括工頻過電壓、操作過電壓和諧振過電壓。

1．工頻過電壓

常見的幾種工頻電壓升高包括：空載長線路電容效應(yīng)引起的工頻電壓升高、接地故障引起的工頻電壓升高和發(fā)電機(jī)甩負(fù)荷引起的工頻電壓升高。

工頻電壓升高一般不會對電力系統(tǒng)的絕緣直接造成危害，但是它在絕緣裕度較小的超高壓輸電系統(tǒng)中仍受到重視。這是因?yàn)椋?/p>

（1）由于工頻電壓升高大都在空載或輕載條件下發(fā)生，與多種操作過電壓的發(fā)生條件相同或相似，所以它們有可能同時出現(xiàn)、相互疊加，所以在設(shè)計高壓電網(wǎng)的絕緣時，應(yīng)計及它們的聯(lián)合作用。

（2）工頻電壓升高是決定某些過電壓保護(hù)裝置工作條件的重要依據(jù)，例如避雷器的滅弧電壓就是按照電網(wǎng)單相接地時健全相上的工頻電壓升高來選定的，所以它直接影響到避雷器的保護(hù)特性和電力設(shè)備的絕緣水平。

2．操作過電壓

斷路器對線路或其他電氣沒備進(jìn)行各種正?；蚬收祥_閉過程時，產(chǎn)生的電壓振蕩以及間歇性電弧短路、系統(tǒng)解列、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的弧光接地等。典型的操作過電壓包括：切除容性負(fù)荷引起的過電壓、切除空載變壓器引起的過電壓、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的電弧接地過電壓等。

3．諧振過電壓

諧振過電壓產(chǎn)生的原因是：系統(tǒng)中某一電感和電容元件參數(shù)的適當(dāng)配合，形成產(chǎn)生諧振的振蕩回路，在一定條件下，引起網(wǎng)絡(luò)的線性或非線性的諧振暫態(tài)現(xiàn)象。這種過電壓幅值較高，持續(xù)時間較長。諧振過電壓按照原理分為線性諧振、鐵磁諧振、參數(shù)諧振。

諧振回路由不帶鐵芯的電感元件（如輸電線路的電感、變壓器的漏感）或勵磁特性接近線性的帶鐵芯的電感元件（如消弧線圈，其鐵芯中有氣隙）和系統(tǒng)中的電容元件所組成，在正弦電源作用下，當(dāng)系統(tǒng)自振頻率與電源頻率相等或接近時，可能產(chǎn)生線性諧振。

諧振回路由帶鐵芯的電感元件（如空載變壓器、電壓互感器）和系統(tǒng)中的電容元件組成。受鐵芯飽和的影響，鐵芯電感元件的電感參數(shù)是非線性的，這種含有非線性電感元件的回路，在滿足一定諧振條件時，會產(chǎn)生鐵磁諧振。

諧振回路由電感參數(shù)作周期性變化的電感元件（如凸極發(fā)電機(jī)的同步電抗在Xd-Xq間周期變化）和系統(tǒng)電容元件（如空載線路）組成時。當(dāng)參數(shù)配合恰當(dāng)時，通過電感的周期性變化，不斷向諧振系統(tǒng)輸送能量，將會造成參數(shù)諧振。

內(nèi)部過電壓的能量來源于電網(wǎng)本身，是在電網(wǎng)額定電壓基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，所以其幅值與電網(wǎng)額定工頻電壓基本上成正比。一般把內(nèi)部過電壓幅值與電壓運(yùn)行最高相電壓幅值之比，定義為內(nèi)部過電壓倍數(shù)，以K表示。過電壓倍數(shù)K的大小與電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)容量、參數(shù)、中性點(diǎn)運(yùn)行方式、斷路器的性能、母線上出線回數(shù)以及電網(wǎng)的運(yùn)行方式、操作方式等因素有關(guān)。

內(nèi)部過電壓持續(xù)時間相對運(yùn)行電壓來說要短得多，但是如果幅值太高，會造成電氣設(shè)備的損壞，影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

內(nèi)部過電壓具有統(tǒng)計規(guī)律，研究各種內(nèi)部過電壓出現(xiàn)的概率及幅值的分布對于確定電力系統(tǒng)的絕緣水平有重要的意義。表4-1是內(nèi)部過電壓的過電壓倍數(shù)和持續(xù)時間的統(tǒng)計特征。