第十二章电离系统操作过电压
电力系统中的电容、电感元件均为储能元件。当系统中操作或故障使其工作状态发生变化时，将产生电磁能量振荡的过度过程。在此过程中，电感元件储存的磁能会在某一瞬间转换为电场储存于电容元件中，产生数倍于电源电压的过度过程过电压，这就是操作过电压。操作过电压是电力系统内部过电压，系统的标称电压越高，操作过电压幅值也越高。
在中性点直接接地的电力系统中，常见的操作过电压又合闸空载线路过电压、分闸空载线路过电压、分闸空载变压器过电压、解列过电压等。
在中性点非直接接地的电力系统中，主要是间歇电弧接地过电压等。
12．1 间歇电弧接地过电压
1．概念及形成原因
运行经验表明，单相接地时系统主要故障形式。在中性点不接地系统中，发生稳定行单相接地时，非故障相对地将升至线电压，但仍不改变电源三相线电压的对称性，不必立即切除线路中断供电，允许带故障运行一段时间，以便运行人员查明故障进行处理，从而提高了供电的可靠性，这是电力系统中性点不接地带来的优点。但当单行接地电弧不稳定，处于时燃时灭的状态时，这种间歇性电弧接地使系统工作状态时刻在变化，导致电感电容元件之间的电磁振荡，形成遍及全系统的过电压，这就是间歇性电弧接地过电压，也称弧光接地过电压。间歇性电弧接地过电压的发展过程可参考图12-1-1来理解。
图12-1-1 间歇性接地电弧过电压发展过程（工频熄弧理论）2．影响间歇性接地电弧过电压的因素主要有：
（1）电弧的随机性；
（2）导线间的电容C12；
（3）电网损耗电阻；
（4）对地绝缘的泄漏电导。
3．防止产生间歇电话接地过电压的根本途径是消除间歇电弧。相应的措施有：
（1）将系统中性点直接接地，使系统在单项带接地时引起较大的短路电流，继电保护装置会迅速切除故障线路。
（2）在系统中性点经消弧线圈接地，正确运用消弧线圈可补偿单项接地电流和减缓弧道回复电压上升速度，测试接地电弧自动熄灭，大大减小出现高幅值间歇性接地电弧过电压的概率。
（3）在中性点不接地系统中，当运行条件许可，可采用分网运行的方式，减小接地电流，有利于接地电弧的自熄。
12．2 空载变压器分闸过电压
1．概念及形成原因
电力系统中的消弧线圈、并联电抗器、轻载变压器及电动机等均为电感性元件。对这些元件进行分闸操作时，由于被开断的感性元件中所储存的电磁能量释放，产生振荡，将形成分闸过电压。现以分闸空载变压器为例，说明过电压的产生原因、影响因素和限制措施。切空变等值电路图如图12-2-1所示。
图12-2-1 切空变单相等值电路
，通开断空载变压器时，流过断路器QF的电流为变压器的励磁电流i
0为额定电流的0.2%~5%，有效值约几安到几十安。用断路器开断此电流常i
的过程与断路器灭弧性能有关，如一般多油断路器，切断小电流的熄弧能力较弱，通常不会产生在电流过零前熄弧的现象；而压缩空气断路器、真空断路器等，其灭弧能力与开断电流大小关系不大，当它开断很小的励磁电流时，
时被截断，截可能会在励磁电流自然过零前被强制截断，甚至在接近幅值I
m
流前后变压器上的过电压波形如图12-2-2所示。
图 12-2-2 截流前后变压器上的过电压波形
2．切空变过电压的影响因素：
（1）断路器的性能；
（2）变压器中性点接地方式。
3．限制切空变过电压的措施：
采用金属氧化物避雷器，并且金属氧化物避雷器应接在断路器的变压器侧。
12-3 空载线路分闸过电压
1．概念及形成原因
在电力系统中开断空载线路、电容器组等电容性元件时，若断路器有重燃现象，则被分闸的电容元件会通过回路中电磁能量的振荡，从电源处继续获得能量积累起来，形成过电压。现以分闸空载线路（切空载线路）为例进行分析，如图12-3-1所示.
图 12-3-1 切空线等值电路
切空载线路时，断路器重燃是产生过电压的根本原因。其发展过程可以参考图12-3-2进行分析。
图12-3-2 切空载线路过电压的形成过程
2．影响切空线过电压的因素
（1）断路器触头重燃的随机性。
（2）熄弧的随机性。
（3）电力系统中性点的接地方式。
3．限制切空线过电压的措施：
最根本方法是设法消除断路器的重燃现象，为此可以从两方面着手：一是改善断路器结构，提高触头间介质的恢复强度和灭弧能力，避免重燃；二是降低断路器触头间的恢复电压，使之低于介质恢复强度，也能达到避免重燃的目的，具体方法有：
（1）断路器触头间装并联电阻，此并联电阻式千欧级的中值电阻。如图12-3-3所示。
图12-3-3 有并联电阻的断路器切空载线路示意图（2）断路器线路侧接电磁式电压互感器。
（3）线路侧接并联电抗器。
（4）采用氧化锌避雷器作为切空线过电压的后备保护。
12-4 空载线路合闸过电压
1．概念及形成原因
合闸空载线路时电力系统中常有的一种操作，由于线路电压在合闸前后发生突变，在此变化的过度过程中会引起空载线路合闸过电压，这种过电压是超高压系统中的主要操作过电压。
空载线路合闸有两种不同的情况：一是正常运行的计划性合闸，过电压倍数一般为1.65~1.85。另一种是线路故障切除后的重合闸，由于初始条件的差别，重合闸过电压要比计划性合闸过电压严重，如图12-4-1所示。
图12-4-1 线路重合闸前后的稳态电压分布
（a）线路单相接地；（b）线路重合闸前后的稳态电压分布
2．影响合空线过电压的因素：
（1）线路的长度和电源容量。在其他参数一定时，过电压幅值将随线路的增长而明显增大。对既定长度的线路，系统电源容量越小，线路的电容效应越显著，过电压幅值也会增大。
（2）合闸时电源电压的相位角θ。
的极性和大小。
（3）线路残余电压U
（4）母线上接有其他线路。如图12-4-4所示，这种情况可以降低过电压。
图12-4-4 线路合闸时母线上接有其他出线
3．限制合闸过电压的措施：
（1）降低工频稳态电压。合理装设并联电抗器是降低工频稳态电压的有效措施。
（2）消除和削减线路残余电压。
（3）采用带有合闸电阻的断路器。此电阻为400Ω低值电阻。如图12-3-3所示。
图12-3-3有并联电阻的断路器切空载线路
（4）同步合闸。
（5）采用性能良好的避雷器，可限制合闸过电压。
12-5 解列过电压
1．概念及形成原因
多电源供电系统中，出现异步运行或非对称短路而使系统解列时，在其形成的单端供电空载线路上会产生解列过电压。可参考图12-5-1理解过电压发展过程。
图12-5-1 解列前后线路稳态电压分布
2．影响解列过电压的因素
（1）两端电动势间的攻角差δ。
（2）线路长度以及解列前后仍带线路的电源通量、解列点的位置。
3．限制解列过电压的措施：采用金属氧化物避雷器。
课程设计 设计题目:电力系统过电压与接地装置 班级：电气化铁道技术1132 姓名：刘浩 学号：201108023211 指导教师：赵永君 二〇一三年六月十九日 摘要 本课程设计中和运用高电压技术、电力系统过电压、接地技术等知识，采用理论与实践相结合的方法，研究电力系统各种过电压防护措施研究接地装置的测量方法和降阻方式，设计电力系统的接地装置等。 关键词:内部过电压雷电过电压接地保护 前言 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。 为了保护电力系统、用电设备和人员的安全，往往采用接地的方式来保证设备和人员的安全。本课程设计根据《高电压技术》简单的对电力系统的过电压与接地装置进行研究。 电力系统过电压与接地装置 一、电力系统过电压 在电力系统中，由于雷电、电磁能量的转换会使系统电压产生瞬间升高，其值可能大大超过电气设备的最高工频运行电压。其对电力系统的危害是很大的。电力系统过电压主要分以下几种类型:雷电过电压、工频过电压、操作过电压、谐振过电压。 1内部过电压 1.1工频过电压 系统中在操作或接地故障时发生的频率等于工频(50Hz)或接近工频的高于系统最高工作电压的过电压。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当系统操作、接地跳闸后的数百毫秒之内，由于发电机中磁链不可能突变，发电机自动电压调节器的惯性作用，使发电机电动势保持不变，这段时间内的工频过电压称为暂时工频过电压。随着时间的增加，发电机自动电压调节器产生作用，使发电机电动势有所下降并趋于稳定，这时的工频过电压称为稳态工频过电压。
高电压技术课堂作业第一章 P11，1-1 解答： 电介质极化种类及比较 在外电场的作用下，介质原子中的电子运动轨道将相对于原子核发生弹性位移，此为电子式极化或电子位移极化。 离子式结构化合物，出现外电场后，正负离子将发生方向相反的偏移，使平均偶极距不再为零，此为离子位移极化。 极性化合物的每个极性分子都是一个偶极子，在电场作用下，原先排列杂乱的偶极子将沿电场方向转动，显示出极性，这称为偶极子极化。 在电场作用下，带电质点在电介质中移动时，可能被晶格缺陷捕获或在两层介质的界面上堆积，造成电荷在介质空间中新的分布，从而产生电矩，这就是空间电荷极化。 1-6 解答：由于介质夹层极化，通常电气设备含多层介质，直流充电时由于空间电荷极化作用，电荷在介质夹层界面上堆积，初始状态时电容电荷与最终状态时不一致；接地放电时由于设备电容较大且设备的绝缘电阻也较大则放电时间常数较大（电容较大导致不同介质所带电荷量差别大，绝缘电阻大导致流过的电流小，界面上电荷的释放靠电流完成），放电速度较慢故放电时间要长达5～10min 。 补充：1、画出电介质的等效电路（非简化的）及其向量图，说明电路中各元件的含义，指出介质损失角。 图1－4－2中，lk R 为泄漏电阻；lk I 为泄漏电流；g C 为介质真空和无损极化所形成的电容；g I 为流过g C 的电流；p C 为无损极化所引起的电容；p R 为无损极化所形成的等效电阻；p I 为流过p p C R －支路的电流，可以分为有功分量pr I 和无功分量pc I 。 g J 。为真空和无损极化所引起的电流密度，为纯容性的；lk 。J 为漏导引起的电流密度，为纯阻性的；p 。 J 为有损极化所引起的电流密
第一章电力系统的基本概念 1、何谓电力系统、电力网? 电力系统——是由发电机（发电厂）、变压器（变电站）、电力线路及用户组成的。 电力网络——是由变压器、电力线路等变换、输送、分配电能设备所组成的部分。 动力系统——在电力系统的基础上，把发电厂的动力部分（例如火力发电厂的锅炉、汽轮机和水力发电厂的水库、水 轮机以及核动力发电厂的反应堆等）包含在内的系统。 2、电力系统运行有什么特点及要求? 特点：1 电能不能大量储存2 暂态过程非常短促2 与国民经济及日常生活关系密切。要求：1 保证安全可靠的供电（安 全）2 保证良好的电能质量（优质）3 良好的经济性（经济）4 提供充足的电能（充足）5 环保问题（环保） 3、我国目前3KV 及以上的电压等级是什么? 我国规定的电力系统额定电压等级（KV）：3、6、10、35、（60）、110、（154）、220、330、500KV 4、电力系统各元件的额定电压是如何确定的? 1 用电设备的额定电压与系统的额定电压相同 2 线路的额定电压：线路额定电压即线路的平均电压(Ua＋Ub)/2 。线路两端都可以接用电设备,而用电设备的容许电压 偏移一般为±5%；沿线路的电压降落一般为10%；线路首端电压：
Ua=UN(1+5%)；线路末端电压：Ub＝UN (1－5%)； ULN＝（Ua＋Ub）∕2=UN 3 发电机的额定电压：发电机通常接于线路始端，因此发电机的额定电压为线路额定电压的1.05 倍UGN ＝UN（1＋5％） 4 变压器的额定电压：变压器一次侧：额定电压取等同于用电设备额定电压，对于直接和发电机相联的变压器，其一次侧额定电压等于发电机的额定电压即： U1N＝UGN ＝UN（1＋5％） 二次侧：相当于电源，额定电压取比线路额定电压高5% 。因变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，而额定负荷下变压器内部电压降落约为5%。为使正常时变压器二次侧电压较线路额定电压高5%，变压器二次侧额定电压取比线路额定电压高10%。 6、电力系统的中性点接地方式有哪几种?各应用在哪些场合? 电力系统的中性点接地方式：一：不接地（小电流接地）1 中性点不接地（中性点绝缘）2 中性点经消弧线圈接地 二：直接接地（大接地电流）：1 中性点直接接地 110KV 及以上的系统直接接地 60KV 及以下的系统不接地 1）当容性电流超过下列值时采用消弧线圈接地 3~6kV 电力网 (接地电流 >30A) 10kV 电力网 (接地电流 > 20A) 35~60kV 电力网 (接地电流 > 10A) 2）其它情况采用中性点不接地
当电力系统进行操作或发生接地故障时，就会在由电气设备构成的集中参数电路中产生电磁暂态过程，引起系统电压的升高或产生过电流。 当电力系统中某一点突然发生雷电过电压或操作过电压时，这一变化并不能立即在系统其它各点出现，而要以电磁波的形式按一定的速度从电压或电流突变点向系统其它部位传播。 电磁波在分布参数电路中传播产生的暂态过程，简称波过程。 一般架空单导线线路的波阻抗Z?500 Q,分裂导线波阻抗Z?300 Q 冲击电晕对导线耦合系数的影响 发生冲击电晕后，在导线周围形成导电性能较好的电晕套，在这个电晕区内充满电荷，相当于扩大了导线的有效半径，因而与其它导线间的耦合系数也增大。 冲击电晕对波阻抗和波速的影响冲击电晕将使线路波阻抗减小、波速减小 冲击电晕对波形的影响冲击电晕减小波的陡度、降低波的幅值的特性，有利于变电所的防雷保护。最大电位梯度出现在绕组的首端。冲击电压波作用于变压器绕组初瞬，绕组首端的电位梯度是平均电位梯度的a I倍。a l越大，电位分布越不均匀，相应绕组的抗冲击能力越差。（危及变压器绕组的首端匝间绝缘） 最大电位梯度均出现在绕组首端，其值等于 a U0,对变压器绕组的纵绝缘（匝间绝缘） 有危害。 绕组内的波过程除了与电压波的幅值有关外，还与作用在绕组上的冲击电压波形有关。过电压 波的波头时间越长（陡度越小），由于电感分流的影响，振荡过程的发展比较和缓，绕组各点的最大对地电压和纵向电位梯度都将下降；反之则振荡越激烈。波尾也有影响，在短波作用 下，振荡过程尚未充分激发起来时，外加电压已经大为减小，导致绕组各点的对地电压和电位 梯度也比较低。 变压器绕组内部保护的关键措施是：改善绕组的初始电位分布，使初始电位分布尽可能地接 近稳态电位分布。这可有效地降低作用在绕组纵绝缘上的电位梯度，并削弱振荡，减小振荡过 电压的幅值。 （1）补偿对地电容C0dx 的影响；（静电环）（2）增大纵向电容K0/dx （纠结式绕组）绕组匝间绝缘所承受的冲击电压为Uab= alab/v 侵入波的陡度愈大，每匝线圈的长度愈长，或波速愈小，则作用在匝间的电压也愈大。为了限 制匝间电压以保护绕组的匝间绝缘，必须采取措施来限制侵入电机的波的陡度。
《高电压技术》在线作业一 试卷总分：100 测试时间：-- 试卷得分：100 判断题 包括本科在内的各科复习资料及详细解析，可以联系屏幕右上的“文档贡献者” 一、判断题（共20 道试题，共100 分。）得分：100V 1. 大型设备的吸收时间较长，可用极化指数表征其吸收过程A. 错误 B. 正确 满分：5 分得分：5 2. 流注理论的特点在于考虑了空间电荷畸变电场和光电离的作用A. 错误 B. 正确 满分：5 分得分：5 3. 气体介质的介质损耗仅当气隙中出现局部放电时，才发生显著增大A. 错误 B. 正确 满分：5 分得分：5 4. 穿墙套管沿面闪络的发展过程中，因法向电场作用而产生的电弧热效应起着关键作用A. 错误 B. 正确 满分：5 分得分：5 5. 极不均匀电场气隙的伏秒特性较平缓，均匀电场气隙的伏秒特性较陡A. 错误 B. 正确 满分：5 分得分：5 6. 任何气体介质的相对介电常数均近似等于1A. 错误 B. 正确 满分：5 分得分：5 7. SF6气体具有较高电气强度的原因是其具有电负性。A. 错误 B. 正确 满分：5 分得分：5 8. 测量绝缘电阻时能发现局部受潮缺陷A. 错误 B. 正确 满分：5 分得分：5 9. 交联聚乙烯绝缘电缆中的电树枝老化是电、热、机械联合作用的结果，影响电缆的长期运行安全A. 错误 B. 正确 满分：5 分得分：5 10. 变压器油的相对介电常数约在4-5A. 错误 B. 正确 满分：5 分得分：5 11. 变压器油中水分若处于悬浮状态，则其对油的击穿场强影响不大A. 错误 B. 正确 满分：5 分得分：5 12. 冲击电压作用下气隙的放电时间由统计时延和放电时延组成A. 错误 B. 正确
《电力系统与高电压技术》 课题一电力系统基本知识 一、电力系统运行的基本要求1、保证供电的可靠性一类负荷、二类负荷、三类负荷（按可靠性要求不同分） 2、保证良好的电能质量 电压、频率、波形三个技术指标 3、保证电力系统运行的经济性 燃料消耗、厂用电率、线损率三个考核指标 4、最大限度地满足用户的用电需要 二、电力网的接线方式1、开式电力网 从单方向得到电能的电力网，具有投资少，结构简单，但供电可靠性比较低。 2、闭式电力网 可从两个及以上方向得到电能的电力网，具有供电可靠性高，但投资大，结构较复杂。可从两个及以上方向得到电能的电力网，具有供电可靠性高，但投资大，结构较复杂。 三、电力系统负荷 1、分类 综合用电负荷、供电负荷、发电负荷 2、负荷曲线 是指某一段时间内负荷随时间变化的曲线 （1）日负荷曲线 表示负荷在一天内各时间的变化 （2）年最大负荷曲线 表示一年内电网最大负荷的变化规律 （3）年持续负荷曲线
四、电力系统中性点的接地方式 1分类 中性点直接接地和中性点不接地系统 2、中性点不同接地方式的特点 （1）中性点直接接地系统 优点：安全性好，经济性好。 缺点为：可靠性差。 （2）中性点不接地系统 优点：可靠性好。 缺点为：经济性差。 3、中性点不接地系统单相接地电流的分析单相接地时，在接地点流过电流为正常时每相对地电容电流的3倍。 课题二电力系统的经济运行与稳定运行 一、降低电力网线损的技术措施 1改善电网中的功率分布 （1）提高用户的功率因数减少线路输送的无功功率1）合理选择异步电动机和变压器的容量 2）有条件可采用同步电动机代替异步电动机 （2）在用户端安装并联电容补偿装置减少通过线路和变压器传输的无功功率，减少电能损耗和电压损耗。 （3）在闭式电网中实行功率的经济分布 2、合理组织电力网的运行方式 （1）适当提高电力网的运行电压 （2）合理组织变压器的运行 3、对原有电网进行改造 （1）采用升压改造 （2）简化网络结构，减少变电层次 （3）更换大截面导线 二、静态稳定 电力系统在某个运行方式下受到微小的干扰后能独立地回到原来的运行状态。
若电源漏抗增大,将使空载长线路的末端工频电压（ A ）下列表述中，对波阻抗描述不正确的是（ D ）极化时间最短的是（ C ）下列不属于偶极子极化特点的是（ C ）若固体电介质被击穿的时间很短、又无明显的温升，可判断是（ D ） 根据我国有关标准，220kV线路的绕击耐雷水平是（ A ）1. (5.0分) a 升高 b 不变 c 减弱 d 畸变 2. (5.0 分) a 波阻抗是前行波电压与前行波电流之比 b 对于电源来说波阻抗与电阻是等效的 c 波阻抗的大小与线路的几何尺寸有关 d 线路越长，波阻抗越大 3. (5.0 分) a 偶极子极化 b 离子式极化 c 电子式极化 d 空间电荷极化 4. (5.0 分) a 极化时间长 b 有损耗 c 弹性极化 d 温度影响大 5. (5.0 分) a 热击穿 b 电化学击穿 c 各类击穿都有 d 电击穿 6. (5.0分) a 12kA
某气体间隙的击穿电压UF与PS的关系曲线如图1所示。当 时，U F 达最小值。当 时，击穿电压为U 0，若其它条件不变，仅将间隙距离增大到4/3倍，则其击穿电压与U 0 相比，将（ C ）。 以下属于操作过电压的是（ A ）对于500kV线路，一般悬挂的瓷绝缘子片数为（ A ）b 120kA c 80kA d 16kA 7. (5.0 分) a 增高 b 不确定 c 降低 d 不变 8. (5.0 分) a 电弧接地过电压 b 变电所侵入波过电压 c 工频电压升高 d 铁磁谐振过电压 9. (5.0 分) a 28 b 24 c 26 d 30 10.
流注理论未考虑（ B ）的现象。在极不均匀电场中,正极性击穿电压比负极性击穿电压（ D ）（ B ）型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。电晕放电是一种（ C ）空载线路合闸的时候，可能产生的最大过电压为（ D ）下列措施中，不能有效限制空载线路合闸过电压的是（ B ）(5.0 分) a 电荷畸变电场 b 表面游离 c 光游离 d 碰撞游离 11. (5.0 分) a 不确定 b 高 c 相等 d 低 12. (5.0 分) a 硅橡胶 b 钢化玻璃 c 乙丙橡胶 d 电工陶瓷 13. (5.0 分) a 电弧放电 b 非自持放电 c 自持放电 d 均匀场中放电 14. (5.0 分) a 4 b 2 c 1.5 d 3 15. (5.0分)
电力系统的电压等级 额定电压：各用电设备、发电机、变压器都是按一定标准电压设计和制造的。当它们运行在标准电压下时，技术、经济性能指标都发挥得最好。此标准电压就称为~。 一、电力系统的额定电压等级 1、电力系统的额定电压等级（输电线路的额定线电压） 220，kV 3，kV 6，kV 10，kV 35，kV 60，kV 110，kV 220，kV 330，kV 500，kV 750，kV 1000一般来说：110kv 以下的电压等级以3倍为级差：10kv 35kv 110kv 110kv 以上的电压等级，则以两倍为级差：110kv 220kv 500kv 确定额定电压等级的考虑因素： 三相功率S 和线电压U 、线电流I 的关系是UI S 3=。 当输送功率一定时，输电电压越高，电流越小，导线等载流部分的截面积越小，投资越小；但电压越高，对绝缘的要求越高，杆塔、变压器、断路器等绝缘的投资也越大。所以，对应于一定的输送功率和输送距离应有一个最合理的线路电压。 但从设备制造的角度考虑，线路电压不能任意确定。规定的标准电压等级过多也不利于电力工业的发展。 2、发电机、变压器、用电设备的额定电压的确定 1）用电设备的额定电压=线路额定电压 允许其实际工作电压偏离额定电压% 5±2）线路的额定电压： 指线路的平均电压（Ua+Ub ）/2， 线路首末端电压损耗为10%；因为用电设备允许的电压波动是±5%，所以接在始端的设备，电压最高不会超过5%；接在末端的设备最低不会低于-5%； 3）发电机的额定电压 总在线路始端，比线路额定电压高5%；3kv 的线路发电机电压为3.15kv。
4）变压器的额定电压 一次侧：相当于用电设备 A、直接与发电机相连，额定电压与发电机一致。 B、直接与线路相连，额定电压与线路额定电压相同； 二次侧：相当于电源 A、二次侧位于线路始端，比线路额定电压高5%。计及自身5%的电压损耗，总共比线路额定电压高10%。 B、二次侧直接接用电设备（负荷）时，只需考虑自身5%的电压损耗。
能源建设 电力系统内部过电压分析 441022 湖北襄阳城郊供电公司(湖北襄阳) 朱国军 【摘 要】电力系统的工作可靠性是和过电压的大小密切相关的。过电压是指超过正常运行电压并可使电力系统绝缘或保护设备损坏的电压升高。内部过电压分为两大类，因操作和故障引起的瞬间电压升高，称为稳态过电压；而在瞬间过程完毕后出现的稳态性质的工频电压升高和谐振现象称为暂态过电压。内部过电压的能量来源于电网本身，并在额定电压的基础上产生，故其幅值大体与额定电压的大小成正比，并且具有统计性质。 【关键词】内部过电压;操作过电压;暂时过电压 1、稳态过电压分为工频过电压和谐振过电压 1.1工频过电压 操作过电压是在工频过电压Ug的基础上振荡产生的，Ug越高，操作过电压的幅值越高。其次，避雷器的额定电压决定于连接点的工频过电压，后者越高，则避雷器的额定电压和相应的残压也越高。由此可知，工频过电压间接地决定了电网的操作和雷电冲击绝缘水平。 常见的几种重要的工频过电压有：空载线路电容效应引用的电压升高；不对称短路时正常相上的工频电压升高；甩负荷引起发电机加速而产生的电压升高等。 1）空载长线路中的电容效应电容效应是指在电感、电容的串联回路中，当容抗大于感抗时，在电源电动势E的作用下，容性电流在感抗上的压降把容抗压降抬高的一种现象。 2）不对称接地引起的工频过电压当线路中发生不对称接地时，通过相见的电磁耦合，可能使健全相的工频电压有所升高。统计表明，单相接地是主要的故障形式，所引起的电压升高一般最为严重，乃是选择避雷器额定电压的主要依据。 1.2谐振过电压 电力系统中存在着许多电感和电容元件，如电力变压器、互感器、发电机、消弧线圈、电抗器、线路电感等均可作为电感元件，而线路导线对地和相间电容、补偿用的并联和串联电容器组、高压设备的杂散电容均可作为电容器。当系统进行操作或发生故障时，这些电感、电容元件可形成各种振荡回路，在一定的能源作用下，会产生串联谐振现象，导致系统中某些部分(或元件)出现严重的谐振过电压。谐振过电压的持续时间要比操作过电压长得多.甚至可稳定存在，直到破坏谐振条件为止。谐振过电压幅值可能很大，理论上可以达到无穷，实际数值小于3倍。 1）线性谐振 谐振回路由不带铁芯的电感元件(如输电线路的电感、变压器的漏感)或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件(如消弧线圈，其铁芯中有气隙)和系统中的电容元件所组成.在正弦电源作用下，当系统自振频率与电源频率相等或接近时，可能产生线性谐振。 消弧线圈产生的线性谐振：类似于间歇性接地，接有消弧线圈的系统，只要让消弧线圈工作于脱谐度不大的状态，即可使补偿网络对地容抗大于感抗，当故障时如断路器非全相动作、线路发生单相或两相断线时，容抗更大，不满足谐振条件，不会发生严重的过电压。 2）铁磁谐振过电压线性谐振的参数条件 ，铁磁谐振 ，对于一定的 值(Lo为铁芯线圈的初始电感)，在很大的C值范围内(即 都有可能产生谐振)都可能产生谐振。有可能是工频的谐振，也有可能是高频谐波和分频谐波，如2、3、5次等高频谐波或1/2、1/3、1/5次等分频谐波。 在电力系统中，因导线的折断、断路器非全相动作等严重的运行状态出现的铁磁谐振过电压，都属于断线谐振过电压。现象：系统中心点位移、负载变压器相序可能反转、绕组电流急剧增加、铁芯有响声、导线有电晕声，多会发生传递过电压。非全相运行时，可能组成多种多样的串联谐振回路，这些回路中的电感是空载或轻载运行的负载变压器的励磁电感以及消弧线圈的电感等。电容是导线对地和相间的部分电容，电感线圈对地杂散电容等。在一定的参数配合激发条件下，可能会产生基频、分频或高频谐振。基频谐振时，会出现三相对地电压不平衡，例如一相升高、两相降低；或两相升高、一相降低；或三相同时升高的现象。在负载变压器侧会使三相绕组电压的负序分量占主要的成分，造成相序反倾。实践证明，有可能产生2、3、5次高频谐波。 谐振过电压幅值可能很大，理论上可以达到无穷。分频谐振由于频率为工频的一半，互感器的励磁阻抗下降了一半，使铁芯元件的励磁电流大大增加，互感器严重饱和，过电压被限制了，实际数值小于2倍，除非有弱绝缘设备，一般不危险的。 2、暂态过电压通常为操作过电压 电力系统中的电容、电感元件均为储能元件。当有操作故障使其工作状态发生变化时，将产生振荡性的过渡过程。在此过程中，由于电感元件中储存的磁能会在某一瞬间转化为电场能存储与电容元件之中，将产生数倍于电源电压的过渡过程过电压，即所谓的操作过电压。它是在几毫秒至几十毫秒后消失的暂态过电压。 形成操作过电压的能量来源于电力系统本身，因此这类过电压的幅值与系统的额定电压大致成正比。通常用系统运行量高相电压幅值的倍数来表示过电压的大小。操作过电压的大小与电气设备特性，尤其是断路器的特性，以及系统结构、运行参数、操作或故障形式等因素有关，具有明显的随机性。 在非有效接地系统中，操作过电压有间歇电弧接地过电压(弧光接地过电压)、开断感性负载过电压、投切容性负载过电压等。 1）空载线路分闸过电压 切空线是电力系统中常有的操作。在开断过程中，若断路器发生重燃，使线路积累了电荷，并引起电磁振荡，会出现过电压。这种过电压不止幅值高，且持续时间长，可达0.5～1个工频周期以上，是220kV及以下电网确定操作绝缘水平的依据。 2）空载线路合闸过电压空载线路合闸过电压是决定超高压电网绝缘水平的重要因素。合空线过电压有两种不同的形式。其一是计划性的合闸操作，合闸后，线路各点电压由零值过渡到由电容效应决定的工频稳态电压从而出现振荡过电压。另一种是重合闸操作，由于残余电压的存在，三相重合闸过电压要比计划性合闸过电压更为严重。 3）空载变压器分闸过电压 在电力系统运行中，常有电感性负载的分闸操作，在这些操作过程中可能会出现幅值较高的过电压。 4）解列过电压在多电源供电系统中，由于某种原因(如线路发生接地故障)而失去稳定时，线路两侧电源的电动势将产生相对摆动(失步)。为了避免事故扩大而将系统解列，则可能会在单端的空载线路上出现解列过电压。 54《科技与企业》杂志 2011年10月（上）
第四章 1．地面落雷密度：一个雷电日每 km2 的地面上落雷的次数（次/雷电日·km 2 ）。落雷密度为单位时间单位面积的地面平均落雷次数 2.保护设备与被保护设备的伏秒特性应如何配合？为什么？答案：保护设备的伏秒特性应始终低于被保护设备的伏秒特性。这样，当有一过电压作用于两设备时，总是保护设备先击穿，进而限制了过电压幅值，保护了被保护设备。 3. ZnO 避雷器的主要优点有哪些？答案：ZnO 避雷器的主要优点有无间隙、无续流、电气设备所受过电压可以降低、通流容量大、ZnO 避雷器特别适用干直流保护和 SF6 电器保护等优点。适于大批量生产，造价低，经济性能好。 4.跨步电压：人的两脚着地点之间的电位差称为跨步电压。(取跨距为 0.8m)工作接地中，对人身安全造成威胁的电位差包括接触电位差和跨步电位差人所站的地点与接地设备之间的电位差称为接触电势 5.内部过电压倍数：内部过电压倍数：内部过电压幅值与最大运行相电压幅值之比。 6.【简答题】什么叫做操作过电压？答案：电力系统是由电源、电阻、电感、电容等元件组成的复杂系统，当开关操作，或事故状态引起系统拓扑结构发生改变时，各储能元件的能量重新分配并发生振荡，在设备上将会产生数倍于电源电压的过渡过程的过电压，称为操作过电压。电力系统由于操作从一种稳定工作状态通过震荡转变到另一种工作状态的过渡过程所产生的过电压称为操作过电压。 7.简述电力系统中操作过电压的种类。答案：①间歇电弧接地过电压②空载变压器分闸过电压③空载线路分闸过电压④空载线路合闸过电压一种是计划性的合闸操作，另一种是自动重合闸操作⑤电力系统解列过电压 8.在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型？答案：（一）6～10kV，35～60kV：电弧接地过电压；（二）110～220kV：切空载变压器，切除空载线路过电压；（三）330～500kV：合空载线路过电压。 9.电弧接地过电压：在中性点绝缘的电网中发生单相接地时，将会引起健全相得电压升高到线电压。如果单相接地为不稳定的电弧接地，即接地点的电弧间歇性地熄灭和重燃，则在电网健全相和故障相上将会产生很高的过电压，一般把这种过电压称为电弧接地过电压。 10.影响电弧接地过电压的因素有哪些？答案：（一）电弧熄灭与重燃时的相位；（二）系统的相关参数（相间电容、线路损耗）；（三）中性点接地方式。 11.电弧接地过电压的发展过程和幅值大小都与什么有关？答案：电弧过电压的发展过程和幅值大小都与熄弧的时间有关，存在两种熄弧时间：（1）电弧在过渡过程中的高频振荡电流过零时即可熄灭（2）电弧要等到工频电流过零时才能熄灭 12.什么叫做截流？答案：流过电感的电流在到达自然零点前被断路器强行切断，称为强制熄弧，使得储存在电感中的磁场能量被强迫转化为电场能，导致电压的升高。当采用灭弧能力很强的断路器切断很小的励磁电流时，工频励磁电流的电弧可能在自然过零前被强制熄灭，甚至电流在接近幅值 m I 时被突然截断，这就是断路器的截流现象。 13.为什么说切空载变压器容易发生截流现象？答案：切断 100A 以上的交流电流时，电弧通常都是在工频电流自然过零时熄灭的；但当被切断的电流较小时（空载变压器的激磁电流很小，一般只是额定电流的 0.5％～4％，约数安到数十安），电弧提前熄灭，亦即电流会在过零之前就被强行切断。 14.断路器的性能和变压器的参数是怎么影响切空变压器的？答案：切断小电流电弧时，性能差的断路器，由于切断电流能力不强，切除空载变压器时过电压较低；而切除小电流电弧时性能好的断路器，由于切流能力强，切除空载变压器过电压较高。另外，当断路器的灭弧能力差时，切流后在断路器触头间容易引起电弧重燃，而这种电弧重燃与切空线相反，使变压器侧的电容中电场能量向电源释放，从而降低了过电压。使用相同断路器，即使是在相同的截流能力下，当变压器的电容越大和电感越小时，过电压会降低。 15.如何限制切空载变压器的过电压？答案：（一）在断路器的变压器侧加装阀式避雷器。（二）在断路器的主触头上并联一线性或非线性电阻。（三）需频繁进行变压器的分合闸操作的场合可采用：在电弧炉变压器的低压绕组侧并接三相整流电路，直流回路中接有大容量电解电容。 16.在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型？答案：（一）6～10kV，35～60kV：电弧接地过电压；（二）110～220kV：切空载变压器，切除空载线路过电压；（三）330～500kV：合空载线路过电压。
西交《高电压技术》在线作业 试卷总分:100 得分:0 一、单选题(共30 道试题,共60 分) 1.以下属于操作过电压的是（） A.工频电压升高 B.电弧接地过电压 C.变电所侵入波过电压 D.铁磁谐振过电压 正确答案:B 2.下列电介质中属于离子结构的是（） A.纤维 B.变压器油 C.空气 D.云母 正确答案:D 3.解释气压较高、距离较长间隙中的气体放电过程可用（） A.汤逊理论 B.流注理论 C.巴申定律 D.小桥理论 正确答案:B 4.电晕放电是一种（） A.自持放电 B.非自持放电 C.电弧放电 D.沿面放电 正确答案:A 5.冲击系数是（）冲击放电电压与静态放电电压之比 A.25% B.50% C.75% D.100% 正确答案:B 6.工频耐压试验一般要求持续（）的耐压时间
A.3 min B.2 min C.1 min D.5 min 正确答案:C 7.波阻抗为Z的线路末端接负载电阻R，且R＝Z，入射电压U0到达末端时，波的折反射系数为（） A.折射系数α＝1，反射系数β＝0 B.折射系数α＝－1，反射系数β＝1 C.折射系数α＝0，反射系数β＝1 D.折射系数α＝1，反射系数β＝－1 正确答案:A 8.避雷针的保护范围通常是指雷击概率为（） A.0%的空间范围 B.1%的空间范围 C.0.1%的空间范围 D.10%的空间范围 正确答案:C 9.阀式避雷器的保护比是指残压与（）电压之比 A.灭弧 B.额定 C.冲击电压 D.工频放电 正确答案:A 10.当避雷器与被保护设备之间有一定距离时，若有雷电波侵入,则在被保护设备绝缘上出现的过电压将比避雷器的残压（） A.低一个ΔU B.高一个ΔU C.一样大 D.不一定 正确答案:B 11.切除空载变压器出现过电压的主要原因是( ) A.电弧重燃 B.中性点不接地
高电压作业 65090414 杨彪 绪论、第一章 1.为什么长间隙击穿的平均场强远小于短间隙的平均击穿场强？ 答：短间隙击穿只存在电子崩和流注形式。而长间隙击穿则存在新的放电形式——先到放电。长间隙在击穿过程中形成了先导通道，其形成过程为正流注通道mk中的点子被阳极吸引，当电子浓度足够高时，即有足够的电流时，流注通道中就开始热电离。热电离引起了通道中带电质点浓度的进一步增大，即引起了电导的增加和电流的继续加大。于是，流注通道变成了有高电导的等离子通道——先导mk。这时在先导通道mk的头部又产生了新的流注nm，于是先到不断向前推进。先导具有高电导，相当于从电极伸出的导电棒，它保证在其端部有高的场强，因此就容易形成新的流注。因而由于先导的存在，长间隙击穿比短间隙击穿更易发生，因此长间隙击穿的平均场强远小于短间隙的平均击穿场强。 2. 简述汤逊理论和流注理论的异同点，并说明各自的适用范围。 答：汤逊理论和流注理论都是解释均匀电场的气体放电理论。 前者适用于均匀电场、低气压、短间隙的条件下；后者适用于均匀电场、高气压、长间隙的条件下。 不同点： （1）放电外形流注放电是具有通道形式的。根据汤逊理论，气体放电应在 整个间隙中均匀连续地发展。 （2）放电时间根据流注理论，二次电子崩的起始电子由光电离形成，而光子的速度远比电子的大，二次电子崩又是在加强了的电场中，所以流注发展更迅速，击穿时间比由汤逊理论推算的小得多。 （3）阴极材料的影响根据流注理论，大气条件下气体放电的发展不是依靠正离子使阴极表面电离形成的二次电子维持的，而是靠空间光电离产生电子维持的，故阴极材料对气体击穿电压没有影响。根据汤逊理论，阴极材料的性质在击穿过程中应起一定作用。实验表明，低气压下阴极材料对击穿电压有一定影响。 第二章 3.为什么高压力和高真空都能提高间隙的击穿电压？ 答：高压力可以减小电子的平均自由行程，削弱电离过程，从而提高击穿电压。当间隙距离不变时，击穿电压随压力的提高而很快的增加；但当压力增加到一定程度后，击穿电压增加的幅度逐渐减小。在高气压下，电场的均匀程度对击穿电压的影响比大气压下要显著的多。 高真空使得电子的自由行程变得很大，但间隙已无气体分子可供碰撞，因此电离过程无从发展，从可可以显著提高间隙击穿电压。
自测题（一）—电力系统的基本知识 一、单项选择题（下面每个小题的四个选项中，只有一个是正确的，请你在答题区填入正确答案的序号，每小题 2.5分，共50分） 1、对电力系统的基本要求是（）。 A、保证对用户的供电可靠性和电能质量，提高电力系统运行的经济性，减少对环境的不良影响； B、保证对用户的供电可靠性和电能质量； C、保证对用户的供电可靠性，提高系统运行的经济性； D、保证对用户的供电可靠性。 2、停电有可能导致人员伤亡或主要生产设备损坏的用户的用电设备属于（）。 A、一级负荷； B、二级负荷； C、三级负荷； D、特级负荷。 3、对于供电可靠性，下述说法中正确的是（）。 A、所有负荷都应当做到在任何情况下不中断供电； B、一级和二级负荷应当在任何情况下不中断供电； C、除一级负荷不允许中断供电外，其它负荷随时可以中断供电； D、一级负荷在任何情况下都不允许中断供电、二级负荷应尽可能不停电、三级负荷可以根据系统运行情况随时停电。 4、衡量电能质量的技术指标是（）。
A、电压偏移、频率偏移、网损率； B、电压偏移、频率偏移、电压畸变率； C、厂用电率、燃料消耗率、网损率； D、厂用电率、网损率、电压畸变率 5、用于电能远距离输送的线路称为（）。 A、配电线路； B、直配线路； C、输电线路； D、输配电线路。 6、关于变压器，下述说法中错误的是（） A、对电压进行变化，升高电压满足大容量远距离输电的需要，降低电压满足用电的需求； B、变压器不仅可以对电压大小进行变换，也可以对功率大小进行变换； C、当变压器原边绕组与发电机直接相连时（发电厂升压变压器的低压绕组），变压器原边绕组的额定电压应与发电机额定电压相同； D、变压器的副边绕组额定电压一般应为用电设备额定电压的1.1倍。 7、衡量电力系统运行经济性的主要指标是（）。 A、燃料消耗率、厂用电率、网损率； B、燃料消耗率、建设投资、网损率； C、网损率、建设投资、电压畸变率； D、网损率、占地面积、建设投资。
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。
Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．１１ Ｎｏｖ．２０１２ 赤峰学院学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｆｅｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）第２８卷第１１期（上） ２０１２年１１月1引言试验技术对自然科学的重要性是众所周知的．高电压技术的研究对象是各种形态的高电压和各种性能的介质，需要有各种高电压的测试设备来研究各种介质在高电压下的物理现象．由于试验技术对高电压技术的如此重要性，以及它所使用的一些手段的特殊、 内容的丰富和技术的复杂，它已成为高电压技术领域中的一个重要方面［１］．高电压试验室对人身及设备都有巨大危险，稍一疏忽，即足以酿成无法挽回的惨痛损失［２，３］．因此， 每个高电压试验室必须有完善的安全措施，周密的安全规则，务期防患于未然．文章对高电压试验室的安全规程进行了讨论．高电压试验室的安全措施及安全规程，虽然在细节上可因高电压试验室具体情况不同而有所差异，但基本上要从高电压试验室的接地、高电压试验室的屏蔽、高电压试验室的建筑以及高电压试验室的安全规则几个方面加以注意．2 高电压试验室的安全规程 ２．１高电压试验室的接地 为了安全起见，一般电气设备都需要接地．有的是使带电部分有一点接地，那是为了固定电位，限制高压部分和周围介质之间的电位差，从而降低绝缘水平，这叫做工作接地．有的是使不带电的金属部分（如外壳）有一点接地，这是为了把这部分固定在地电位，不致因发生故障或感应等原因而使它带电，造成触电事故，这叫做保护接地．高电压试验室中同样需要这两种接地，而且由于电压的性质和工作的方式，接地显得尤为重要． 接地的做法：或者把金属板埋入地下一定深度作为接地板；或者把金属管打入地下一定深度作为接地极；或者把多根金属管分散打入地下一定深度并在地面下班米左右用金属条或线把它们连接起来构成接地网．从接地极或接地网用金属线引出地面，凡与此线端相连的设备或仪器即称为接地． 高电压试验室对接地有特殊要求．一般电气设备如对地放电是属于故障情况，是偶然事件，但在高电压试验室中高压极对地放电是频繁的试验要求．高压放电时所产生的对地电流不仅可有很大的幅值（约几千安培），还有陡峭的波形和短暂的持续时间，电流频谱中包含频率高达几个兆周的谐波，地电位中电感分量所占比例比电阻分量大得多．高压放电常常是被研究的过程，如何使在高压放电过程中所测得波形不受地电位变动的影响，是高电压试验室接地的主要难题． ２．２高电压试验室的屏蔽 屏蔽的目的或者是要把电磁场的影响限定在某一范围之内而不使外逸，或者是反过来要保护某个给定空间内不受外界电磁场的影响．高电压试验室的屏蔽的目的是既要把高压放电时产生的电磁波的影响限制在试验厅范围之内不对外界产生干扰，同时又防止附近电台等电磁干扰窜入试验厅内，以便进行局部放电测量时有较低的背景噪音水平．一般来讲，第二个任务比第一个任务严重，因为高电压试验室内放电是短暂的，只对外界产生瞬间干扰，而反过来，外界对高电压试验室的干扰往往是长期的，产生持续的干扰，迫使试验室在一定时间内不能从事某些试验，例如，白天不能做，只可晚间做等． 屏蔽一般可分为三类：静电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽．静电屏蔽是防止静电场的影响，它的作用是消除两个电路之间由于分布电容的偶合而产生的干扰．磁屏蔽主要用于低频，并采用高导磁系数的材料以防止磁感应，高导磁数材料的磁阻比起空间来小得多，由于它给磁力线提供了通过的捷径，磁力线不再扩散到外部来，因此起到了屏蔽作用．电磁屏蔽主要是用来屏蔽高频电磁场的影响．它采用低电阻的金属材料，它利用电磁场在屏蔽金属内部产生的涡流所产生 关于电力系统中高电压试验室的安全规程的探讨 蔡 彬 （通辽市郊区农电局，内蒙古通辽０２８０００） 摘要：试验技术对自然科学的重要性是众所周知的．高电压技术的研究对象是各种形态的高电压和各种性能的介质，需要有各种高电压的测试设备来研究各种介质在高电压下的物理现象．由于试验技术对高电压技术的如此重要性，以及它所使用的一些手段的特殊、内容的丰富和技术的复杂，它已成为高电压技术领域中的一个重要方面．文章对高电压试验室的安全规程进行了讨论，对试验人员养成负责任的态度和严谨的工作作风大有裨益． 关键词：高电压试验室；调整试验；安全规程中图分类号：ＴＭ８３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３－２６０Ｘ（２０１２）１１－００５８－０２ ５８－－
1-1气体放电过程中产生带电质点最重要的方式是什么，为什么？ 答:碰撞电离是气体放电过程中产生带电质点最重要的方式。 这是因为电子体积小，其自由行程(两次碰撞间质点经过的距离)比离子大得多，所以在电场中获得的动能比离子大得多。其次．由于电子的质量远小于原子或分子，因此当电子的动能不足以使中性质点电离时，电子会遭到弹射而几乎不损失其动能；而离子因其质量与被碰撞的中性质点相近，每次碰撞都会使其速度减小，影响其动能的积累。 1-2简要论述汤逊放电理论。 答:设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于α过程，电子总数增至d e α个。假设每次电离撞出一个正离子，故电极空间共有（d e α－1）个正离子。这些正离子在电场作用下向阴极运动，并撞击阴极．按照系数γ的定义，此（d e α－1）个正离子在到达阴极表面时可撞出γ（d e α－1）个新电子，则(d e α-1)个正离子撞击阴极表面时，至少能从阴极表面释放出一个有效电子，以弥补原来那个产生电子崩并进入阳极的电子，则放电达到自持放电。即汤逊理论的自持放电条件可表达为r(d e α-1)=1或γd e α＝1。1-4雷电冲击电压的标准波形的波前和波长时间是如何确定的？ 答：图1-13表示雷电冲击电压的标准波形和确定其波前和波长时间的方法(波长指冲击波衰减至半峰值的时间)。图中O 为原点，P 点为波峰。国际上都用图示的方法求得名义零点1O 。图中虚线所示，连接P 点与0.3倍峰值点作虚线交横轴于1O 点，这样波前时间1T 、和波长2T 都从1O 算起。 目前国际上大多数国家对于标准雷电波的波形规定是： %302.11±=s T μ，% 20502±=s T μ图1-13标准雷电冲击电压波形1T －波前时间2T －半峰值时间max U 冲击电压峰值
电力系统内部过电压及防护措施分析 【摘要】在电力设备正常运行过程中，有时即使无雷电等外部侵入也会出现损坏的事故。通常将电网内部原因造成的过电压称为内部过电压，其对电网系统有着直接而有效的影响。本文将对电力系统内部过电压进行分析，并且提出切实可行的防护措施。 【关键词】电力系统；过电压；防护措施；分析 引言 在电力系统中，其运行的可靠性与过电压大小有着不可分割的关系。过电压可以分为稳态过电压与暂态过电压两种。内部过电压能量大部分来自于电网自身，并且在额定电压基础之上而产生的，因此，其幅值一般和额定电压的大小成正相关，并且具备统计的性质。 1 暂时过电压种类 1.1 由接地故障而导致的过电压 在电力系统中，故障时有发生，发射管单相接地故障次数相对较多，并且其伴随着系统电压等级增大而不断增加。当发生故障为单相接地故障时，以故障点为作为等效点系统等值正序、负序阻抗为：Z1=Z2=JX1，零序限抗为：ZO=JX0，等值电动势为E，A相接地时，B、C两正常相的过电压UB、UC可按照下式进行计算： 因为避雷器并不具有保护单相接地时增大单相电压的功能，但是在实际运行过程中，发生单相故障的次数却最多，所以即使产生单相接地故障时正常相过电压尚未达到，然而在实际操作中防护内部过电压常常是用单相接地时正常相工频过电压的值来选择合适的避雷器灭弧电压，并且对于中性点非接地系统来说，因为X0/X11/ωC时，才会引起电压升高导致铁磁谐振，铁磁谐振之后会导致电流反响，极易引起电机反转的故障。一般情况下，可以采取相应的措施来破坏谐振的条件，例如：减小电抗、增加电阻或者使用消谐器等等。 2 暂态过电压防护措施 2.1 间歇性电弧接地过电压 间歇性电弧接地过电压一般都是发生在中性点不接地系统之中，因为此类系统具备发生单相接地仍然能持续工作两小时的特征，所以其中电弧可能发生多次充入，使得线路中负荷进行多次重新分配，引起中性点电压上升，最终导致过电压。虽然此种过电压的幅值相对较小，只为额定电压的3倍左右，然而由于其持续的时间比较长，并且范围相对比较广，将对弱绝缘设备造成严重影响，应该采