电力系统过电压考试复习
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电力公司调度初级工试题过电压过电压是指电压突然升高到超过额定电压的电情况。
过电压会对电力设备、电子产品以及人员造成损害。
因此,电力公司需要对发生过电压的原因进行分析,并采取相应的措施。
下面是电力公司调度初级工试题:过电压部分的内容,共计左右。
一、过电压的分类过电压可以分为三种类型,分别为瞬时过电压、暂态过电压和持续过电压,其特点分别如下:1. 瞬时过电压瞬时过电压也叫瞬变过电压,时间极短,一般在微秒级别内,其波形为脉冲状,峰值电压可达200% ~ 500%的额定电压。
通常由于雷击等大气电事件引起,造成电源电压与电路电感储能量释放,导致电压突然升高。
2. 暂态过电压暂态过电压是指时间在毫秒级别的过电压波形,其峰值电压可达125% ~ 250%的额定电压。
造成暂态过电压的原因通常为电源负载突变、瞬间断开负载和启动大型设备等。
3. 持续过电压持续过电压指持续时间从几百毫秒到数分钟的过电压波形,其峰值电压可达120% ~ 130%的额定电压。
一些长时间运行的电力设备开机之后,电压一段时间内会有所浮动,这时就可以看到持续过电压。
二、过电压原因与危害过电压的原因、过电压对电力设备和人员的危害可概括如下:1. 过电压的原因(1)人为操作失误。
(2)设备老化、缺陷和振动。
(3)雷击和电源电压的涌入。
(4)线路发生故障。
2. 过电压的危害(1)瞬态过电压容易造成钳击电流,对电源电缆、负载电缆和绕组产生电磁致热,导致电缆烧毁,绕组短路。
同时,也会对耐受电压能力低的电子元件造成损害。
(2)暂态过电压较易引发绝缘击穿,使设备失效,造成严重的负荷故障。
(3)持续过电压会引发电机过热,使电机损坏,使产生的电磁力变形并引起轴承磨损、轴承寿命缩短。
三、过电压的预防和治理为了避免和解决过电压的问题,提高设备的安全运行和稳定性,可以采取以下措施:1. 防止雷击和电源电压的涌入(1)对于需要操作的设备,应安装防雷接地装置,限制涌入电流的幅值。
电力系统电压及其防护试卷及答案解析一、单选题1、大气过电压是指由(A)引起的过电压。
(2分)A:导线发热B:大气放电C:短路故障D:雷电2、输电线路末架设避雷线的情况下,雷击线路的部位有导线和(A)。
____(2分)A:整个杆塔B:塔底C:塔中D:塔顶3、波过程是()电路的过渡过程。
____(2分)A:其他都不是B:集中参数C:分布参数和集中参数D:分布参数4、操作过电压是指频率为50HZ,一般持续时间在()以内的过电压。
____(2分)A:0.15B:0.1C:0.20D:0.055、要增大输送功率或增加传输距离,需要()输电电压。
____(2分)A:增大B:减少C:无关D:不变6、带电质点的复合率与正,负电荷的浓度有关,浓度越大则复合率()(2分)A:越小B:越大C:先增大后减小D:先减小后增大7、50%放电电压是指一定距离的球间隙,一定电压作用下球间隙的放电____(2分)A:50%B:70%C:60%D:80%8、气体介质的介电常数比固体介质()。
(2分)A:与环境有关B:高C:低D:无法比较9、介质老化的主要原因是(___(2分)A:局部放电B:材料老化C:损耗D:氧化10、导线出现电晕后,对地电容()(2分)A:增大B:减少C:不变D:无法确定11、电离是指电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和(A)的过程。
(2分) A:离子B:正离子C:质子D:负离子12、大气中间隙的放电电压随空气密度的增大而()。
(2分)A:不变B:增大C:减小13、绝缘的温度越高,电介质的老化越()。
(2分)A:慢B:无关C:快D:先慢后快14、避雷器距变压器有一定的电气距离时,变压器上的电压为振荡电压,(2分) A:变压器冲击耐受电压B:避雷器残压C:避雷器冲击放电电压D:变压器工作电压15、带电质点的扩散是由于质点的()造成的。
____(2分)A:运动B:热运动C:扩散D:对流16、我国现阶段发电以()为主。
内部过电压:由于断路器操作、故障过着其他原因,使系统参数发生变化,引起系统内部电磁能量的转化或传递引起的电压升高。
空载线路的分闸过电压空载线路的合闸过电压切除空载变压器过电压电弧接地过电压工频电压升高谐振过电压暂时过电压(工频电压升高(空载长线的电容效应、不对称短路引起的工频电压升高、甩负荷引起的工频电压升高)、谐振过电压(线性谐振、铁磁谐振、参数谐振))操作过电压(操作过电压(切断空载线路、空载线路合闸、切断空载变压器、电弧接地过电压))内部过电压倍数K空载线路分闸过电压:分闸初期,断路器端口处电弧重燃,引起电磁振荡,出现过电压措施:提高断路器的灭弧能力;带并联电阻空载线路的合闸过电压:(正常运行的计划性合闸、线路故障切除后的自动重合闸)合闸过电压中,以三相重合闸的情况最严重,其过电压幅值可达3Em影响因素:合闸时电源相位;线路损耗(电阻及电导中的损耗,电晕损耗);线路残余电压的极性及大小;母线上接有其他线路;线路长度和电源容量措施:采用带有并联合闸电阻的断路器;单相自动重合闸的采用;同相位合闸;利用避雷器保护(线路首段和末端安装)切除空载变压器过电压:(消弧线圈、并联电抗器、轻载变压器电动机)原因:流过电感的电流在到达自然零值之前被断路器强制切断,从而迫使储存在电感中的电磁能量转化为电场能量导致电压升高。
(截留现象)影响因素:与截断电流I0有关;变压器参数对过电压倍数的影响;变压器的中性点接地方式;限制措施:安装避雷器电弧接地过电压(通常发生在中性点对地绝缘系统)影响因素:电弧过程的随机过程;导线相间电容的影响;电网损耗电阻;对地绝缘的泄漏电导;限制措施:采用中性点直接接地方式;采用中性点经消弧线圈接地方式工频电压升高:空载长线电容效应引起的工频电压升高;不对称短路引起的工频电压升高;发电机突然短路引起的工频电压升高中性点不接地系统:单相接地故障时,工频电压升高可达1.1倍额定电压,避雷器的灭弧电压规定为系统最高电压的1.1倍,称为110%避雷器;中性点经消弧线圈接地系统:单相接地故障时,健全相电压接近额定电压,避雷器的灭弧电压规定为系统最高电压的1.0倍,称为100%避雷器;中性点直接接地系统:单相接地故障时,健全相电压不大于0.8倍额定电压,避雷器的灭弧电压规定为系统最高电压的0.8倍,称为80%避雷器;对330kV及以上系统,线路距离长,计及长线路的电容效应时,吸纳路末端工频电压升高可能超过系统最高电压的80%,根据位置的不同,分为电站型避雷器(80%避雷器)和线路型避雷器(90%避雷器)两种。
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。
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。
电力系统过电压数值仿真计算1 我国1974年在西北地区建成刘(家峡)- 天(水)- 关(中)首条330kV输电线路,1981年建成平(顶山)- 武(昌)第一条500kV线路,2005年西北地区建设的第一条750kV 线路投入运行,交流1000kV和直流 800kV输电系统正在积极推进中。
2 电力系统电压等级的提高,意味着设备绝缘水平提高。
电力系统的绝缘包括发电厂、变电所电气设备的绝缘以及线路的绝缘。
他们在运行中除承受正常运行时的工作电压外,还将承受各类过电压,如工频过电压、操作过电压以及雷电过电压。
通常情况下,由于电力系统电磁暂态产生的过电压在确定绝缘水平中起决定性作用。
3 在电力系统中,由于断路器的操作、故障或其他原因,使系统参数发生变化,引起电网内部电磁能量的转化或传递,产生电压升高称为内部过电压。
内部过电压分为两类操作过电压、暂时过电压。
把频率为工频或接近工频的过电压称为工频过电压,它是由系统中长线的电容效应、不对称接地故障、甩负荷引起的。
对因系统的电感、电容参数配合不当,出现的各类持续时间长、波形周期性重复的谐振现象及其电压升高称为谐振过电压。
4 所谓绝缘配合,就是综合考虑电气设备在电力系统中可能承受的各种电压(工作电压及过电压)、保护装置的特性和设备绝缘对各种作用电压的耐受特性,合理的确定设备必要的绝缘水平,以使设备的造价、维修费用和设备绝缘故障引起的事故损失降低,达到在经济上和安全运行上总体效益最高的目的。
5 电力系统过电压的研究方法暂态网络分析仪(TNA)、计算机的数值计算、系统的现场实测。
6 目前在世界范围内,使用计算机数字仿真技术研究电力系统电磁暂态现象有哪些程序?EMTP、PSCAD/EMTDC(1)Dommel_Bergeron_Method编制了EMTP(Electro_Magnetic_Transient_Program),在世界范围内获得了广泛的使用。
(2)加拿大曼尼托巴(Manitoba)直流输电研究中心开发完善并形成了PSCAD/EMTDC(Electro_Magnetic_Transients_Including_DC),在世界范围内获得了成功的使用。
图1 图20000'222200142622142'22 2.520.3332'14 5.510.3332220.3360ln 60ln 5160.00752210.3360ln 60ln 4160.020230.66 2.560ln 60ln 65.610 2.50.127c c cc oc oc oc oc L mL mL m L m h Z r h Z r d Z d Z k Z =++===-⨯==-⨯=⨯===Ω⨯===Ω+===Ω+== 2.图2中的R=2Z ,R1=Z/2,t=0时电势E 通过开关K 合闸到长线路,求电压U A (t)和U B (t)。
解:(1)0≤t<l/v 波从A →B ,尚未到达B ,根据彼得逊法则有:UB=0,UA=E ×(Z//2Z )/[2Z+(Z//2Z )]=E/4(2)l/v ≤t<2l/v ,E/4的波到达B 点,但未到达C 点UA=E/4,UB= (E/2)×(Z//Z/2)/[Z+(Z//Z/2)]=E/8同时有一反射波从B →A ,其大小为:Uf1=E/8-E/4=-E/8(3)2l/v ≤t<3l/v ,E/8的波到达开路的C 点,发生正的全反射,E/8从C →B ,同时-E/8的波到达A 点,阻抗匹配,所以UB=E/8, UA=E/4+(-E/8)=E/8(4)3l/v ≤t<4l/v ,C 点发生正的全反射波到达B 点UB ’= (E/4)×(Z//Z/2)/[Z+(Z//Z/2)]=E/16, 从B →A∴UB=E/8+ E/16=3E/16,UA=E/8(5)t=4l/v, E/16的波到达A 点,阻抗匹配, UA=E/8+ E/16=3E/16=UB(6) t →∞, 两段有限长分布参数线路被短接,即UA=UB=E ×(2Z//Z/2)/[2Z+(2Z//Z/2)]=E/63. 某500kV 线路,线路长度为400km ,线路波阻抗为Zc=150Ω,电源漏抗为Xs=300Ω,求线路末端开路时,末端电压为多少kV?220.060.0640024150arctan arctan 26.57300cos cos 26.57 1.41cos()cos(2426.57)1.41500/3406.5k S C l X Z U E U V λϕϕλϕ==⨯=======++=⨯=教学团长签字:。
电力系统过电压解广润第二版课后答案1、物理层的()规定了接口信号的来源、作用以及与其他信号之间的关系。
中[单选题] *A.机械特性B.功能特性(正确答案)C.电气特性D.规程特性2、数据链路层传输的PDU 是()。
易[单选题] *A.比特流B.字节C.数据帧(正确答案)D.分组3、C:MS DOSD:MS Office(正确答案)下列叙述中,正确的是______。
[单选题] *A:用高级语言编写的程序称为源程序(正确答案)B:计算机能直接识别、执行用汇编语言编写的程序4、在计算机系统软件中被称为核心的是()。
[单选题] *A.操作系统(正确答案)B.语言处理系统C.数据库处理系统D.实用程序5、TCP/IP 的网络层最重要的协议是()互连网协议。
易[单选题] *A. IP(正确答案)B. UDPC. TCPD. 以上都不是6、BASE-F 中,通常F 指()。
中[单选题] *A.粗缆B.光纤(正确答案)C.细缆D.双绞线7、28.目前广泛使用的Internet,其前身可追溯到()[单选题] *A.ARPANET(正确答案)B.CHINANETC.DECnetD.NOVELL8、右键单击一个单元格出现的快捷菜单,下面的哪个命令不属于其中()。
[单选题]*A. 插入B. 删除C. 删除工作表(正确答案)9、下列各选项中,不属于Internet应用的是______。
[单选题] *A:新闻组B:远程登录C:网络协议(正确答案)D:搜索引擎10、计算机的通用性使其可以求解不同的算术和逻辑问题,这主要取决于计算机的([单选题] *A.指令系统B.可编程性(正确答案)C.体系结构D.高级程序设计语言的使用11、软盘驱动器在寻找数据时()。
[单选题] *A. 盘片不动,磁头运动B. 盘片运动,磁头不动C. 盘片与磁头都动(正确答案)D. 都不动12、下列各软件中,不是系统软件的是______。
[单选题] *A:操作系统B:语言处理系统C:指挥信息系统(正确答案)D:数据库管理系统13、某公司申请到一个C 类网络,出于地理位置上的考虑,必须切割成个子网,那么子网掩码可以设置为()。
⏹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≈500Ω,分裂导线波阻抗Z≈300Ω⏹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αl倍. αl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αU0,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=ālab/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。
电力系统考试试题库一、单项选择题1. 电力系统的基本功能是将电能从发电站安全、可靠、经济地传输到()。
A. 变电站B. 用户端C. 配电网D. 调度中心2. 在电力系统中,输电线路的电抗与电阻的比值称为()。
A. 电纳B. 电导C. 电抗比D. 功率因数3. 电力系统中,无功功率的单位是()。
A. 瓦特(W)B. 伏安(VA)C. 乏尔(var)D. 千瓦(kW)4. 电力系统过电压分为内部过电压和外部过电压,下列哪种情况不属于外部过电压?()。
A. 雷电过电压B. 操作过电压C. 谐振过电压D. 断线过电压5. 在电力系统中,变压器的主要作用是()。
A. 改变电压B. 改变电流C. 隔离电路D. 所有上述选项二、多项选择题6. 电力系统稳定性包括()。
A. 暂态稳定性B. 动态稳定性C. 静态稳定性D. 长期稳定性7. 下列哪些因素会影响电力系统的无功功率分布?()。
A. 输电线路的电阻B. 输电线路的电抗C. 负荷的大小D. 发电机的类型8. 在电力系统中,提高功率因数可以带来哪些好处?()。
A. 减少线路损耗B. 提高供电效率C. 降低设备成本D. 增加系统容量9. 电力系统中的短路故障可以分为()。
A. 三相短路B. 两相短路C. 单相接地短路D. 两相接地短路10. 下列哪些措施可以提高电力系统的供电可靠性?()。
A. 增加备用容量B. 优化电网结构C. 提高设备维护频率D. 增加负荷预测的准确性三、判断题11. 电力系统的频率完全由发电机的转速决定。
()12. 在电力系统中,无功功率的增加会导致线路损耗的增加。
()13. 电力系统的电压等级越高,输电线路的损耗越小。
()14. 电力系统中的谐波主要是由非线性负载产生的。
()15. 电力系统的调度中心主要负责电网的运行和控制。
()四、简答题16. 简述电力系统的基本组成及其各自的作用。
17. 电力系统中的输电线路损耗主要由哪些因素决定?18. 描述电力系统在发生短路故障时,系统将如何响应?19. 解释电力系统中的“功率因数”是什么,并说明提高功率因数的重要性。
《高电压工程》(专科)复习题-学生一、填空题:1、所谓“过电压”是指电力系统中出现的对绝缘有危险的电压升高和电位差升高。
2、电力系统在发生雷击或进行操作时,输电线路的都可能产生以行波的过电压波,该波过程的本质是能量沿着导线传播的过程,即在导线周围逐步建立起电场和磁场的过程,也就是在导线周围空间储存电磁能的过程。
3、波阻抗Z是电压波与电流波之间的比例常数,它反映了波在传播过程中遵循储存在单位长度线路周围媒质中的电场能量和磁场能量一定相等的规律,所以Z是一个非常重要的参数。
4、电压波的符号取决于它的极性,而与电荷的运动方向无关。
5、过电压波在线路开路末端处的电压加倍,电流变零,这种电压加倍升高对线路的绝缘是很危险的。
6、过电压波在线路末端短路接地处的电流加倍,电压变零,该现象表明这时的全部能量都转化为磁场能量储存起来。
7、在波过程的分析中,可将入射波和波阻抗为Z的线路,用一个集中参数的等值电路来代替,其中电源电势等于电压入射波的两倍,该电源内阻等于线路波阻抗Z 。
这就是应用广泛的彼得逊法则。
8、彼得逊法则只适用于入射波必须是一条分布参数线路传播过来。
其次,只适用于节点A之后的任何一条线路末端产生的反射尚未回到A点之前的情况。
9、电力系统绝缘配合的根本任务是正确处理过电压和绝缘这一矛盾。
以达到任务安全,经济供电的目的。
10、变压器绕组中的波过程是以一系列振荡形式的驻波的方法来探讨的。
分析其过电压可能达到的幅值和波形是设计变压器绝缘结构的基础。
11、旋转电机绕组中的波过程与输电线路相似,该过程因大量折、反射而变得极其复杂,在工程分析中,常采用取平均值的方法的宏观处理方法分析之。
12、雷电放电是一种超长气隙的火花放电。
“云—地”间的线状雷的放电经过先导电,后放电回击等阶段完成的。
13、雷击于低接地电阻(≤30Ω)的物体时所流过雷击点的电流为雷电流,它的幅值I用来表示(即雷电的强度指标)。
14、在防雷计算中,可按不同的要求,采取双指数法、斜角法、斜角平顶法、半余弦法等不同的计算波形。
第四章1 .地面落雷密度:一个雷电口每km2的地面上落雷的次数(次/雷电日∙km2),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0.8I n)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〜IOkV,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。
1、试分析雷击杆塔时影响耐雷水平的各种因素的作用,工程实际中往往采用哪些措施来提高耐雷水平? P1532. 输电线路有哪些防雷措施?试分析各种防雷措施的作用。
P157~1603. 什么是彼德逊法则?其适用范围如何?P1034.电弧接地过电压产生的原因是什么,影响电弧接地过电压的因素有哪些,如何消除电弧接地过电压? 评价消弧线圈限制电弧接地过电压的作用P204-210电弧接地过电压的产生于电弧的熄灭时间有关。
5.变电站入侵雷电波防护设计的原则是什么?对于接线复杂的变电所该如何处理避雷器的安装位置?阀型避雷器与被保护设备间的电气距离对其保护作用有何影响?P166-167影响:阀型避雷器与被保护设备间的电气距离越大,来波陡度越大,两者电压差值就越大,绝缘上实际承受的电压波形与残压波形不一致。
6.断路器的并联电阻为什么可以限制空载分、合闸过电压?它们对并联电阻值的要求有何区别?P197,P201分:电阻一般选择3000欧姆。
限制合闸。
辅助触头合闸是电阻越大过电压越低;主触头合闸时电阻越小,过电压越低。
7什么是电力系统的绝缘配合? 绝缘配合的方法有哪几种?P212-2148说明直配电机防雷保护的基本措施及其原理。
P175-1779试分析中性点运行方式对绝缘水平的影响?P21210试求线路、电感、电容的贝瑞隆等值电路,并描述用贝瑞隆法计算电力系统过电压的具体步骤。
课件电感将上式从过去时刻 到现在时刻t 的积分整理得 第二项积分可近似按照梯形法则计算整理得电容电容上电压的变化为两端电位差的变化)]()([))()((t t i t i L dt t u t u t t t km km m k ∆--=-∆-⎰dt t di L t u t u kmm k )()()(=-dt t u t u tt t L t t i t i m k km km )]()([1)()(-∆-+∆-=⎰)]()()()([2))()((t t u t t u t u t u t dt t u t u t t t m k m k m k ∆--∆-+-∆=-∆-⎰)()]()([2)(t t I t u t u L t t i km m k km ∆-+-∆=)]()([2)()(t t u t t u Lt t t i t t I m k km km ∆--∆-∆+∆-=∆-)]()([)(1)()(t t u t t u dt t i tt t C t u t u m k km m k ∆--∆-+∆-=-⎰由梯形法则近似计算,右边第一项为整理得其中电阻计算步骤计算t=0时刻(节点1出现作为时刻的起点)的各点变量,再依次计算 ……直到所需时刻的各变量某时刻t 的计算次序如下:● 根据时刻t 以前的计算结果求得各等值电流源;● 计算时刻t 时的各节点电压,其中 为已知,由于各等值电流源已求得,所以)]()([2)(1t t i t i C t dt t i t t t C km km km ∆-+∆=∆-⎰)()]()([2)(t t I t u t u tC t i km m k km ∆-+-∆=)]()([2)()(t t u t t u tC t t i t t I m k km km ∆--∆-∆-∆--=∆-)]()([1)(t u t u Rt i m k km -=)(1t u t t t ∆∆=2,可由矩阵方程求得; ● 计算时刻t 的各电流值,因前一时刻各等值电流源和各点电位已得,故t 时刻电流值可求● 令 ,返回第一步。
电力系统过电压一、单选:1、外部过电压通常指(C)过电压。
P216A、操作B、感应C、雷电D、直接2、部过电压是在电力系统部(D)的传递或转化过程中引起的过电压。
P216A、电压B、频率C、波形D、能量3、在两块异号电荷的雷云之间,当(D)达到一定值时,便发生云层之间放电。
P216A、电流B、电压C、距离D、电场强度4、雷电直接击中建筑物或其他物体,对其放电,强大的雷电流通过这些物体入地,产生破坏性很大的(C)。
P216A、热效应和电效应B、电效应和机械效应C、热效应和机械效应D、热效应和电磁效应5、雷电放电时,强大的雷电流由于(A)会使周围的物体产生危险的过电压,造成设备损坏、人畜伤亡。
雷电的这种破坏形式称为感应雷。
P216A、静电感应和电磁感应B、静电感应和电压感应C、静电感应和电流效应D、电压感应和电流效应6、雷电直接击中建筑物或其他物体,造成建筑物、电气设备及其他被击中的物体损坏,雷电的这种破坏形式称为(A)。
P216A、直击雷B、感应雷C、雷电波侵入D、雷电的折射与反射7、防雷设施及接地装置是(D)。
P217A、将导线与杆塔绝缘B、将导线与与连接C、将电流引入D、将雷电流引入8、在防雷装置中用以接受雷云放电的(B)称为接闪器。
P217A、引下线B、金属导体C、接地体D、绝缘材料9、单支避雷针的高度为h,其地面保护半径是(B)。
P218A、1.8hB、1.5hC、2.0hD、1.0h10、单支避雷针的保护围是一个(C)。
P218A、带状空间B、圆柱空间C、近似锥形空间D、近似圆台空间11、下列避雷针高度为h,其影响系数描述正确的是(A)。
P218A、h<30m时P=1B、h>30m时P=1 C、h<30m时P=5.5/h D、以上都可以12、为防止直接雷击架空线路,一般多采用(B)。
P219A、避雷针B、避雷线C、避雷器 D、消雷器13、避雷线在防雷保护中所起的作用是(C)。
P219A、防感应雷B、防高压雷电波C、防直击雷D、防部过电压14、下列关于避雷线保护角描述正确的是(D)。
一.雷电过电压----大气过电压
分类:直击雷过电压和感应雷过电压
1.雷电的放电过程
1)雷电放电是由雷云引起的放电现象。
2)雷电放电自上而下发展的是下行雷,自下而上发展的是上行雷。
3)放电的过程可以分为三个阶段:先导、主放电和余光放电。
先导:发展的速度慢,时间长,电流小(数十至数百安)、导电性良好。
主放电:比先导的速度要快得多,电流大(数十至数百千安)、时间短。
余光放电:时间长,电流小(数百安)
2.防雷的设备
1)避雷针和避雷线
目的:防止直击雷的过电压
分类:独立避雷针和构架避雷针。
原理:在避雷针(线)的顶端形成局部电场强度集中的空间,以影响雷电先导放电的发展方向,引导雷电向避雷针放电,再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地。
应用:避雷针一般用于保护发电厂和变电站,避雷线主要用于保护线路,也可以用来保护变电站和发电厂。
保护范围:是按保护概率99.9%确定的。
高电压技术一、什么叫过电压,引起的原因,措施是什么?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%,并且持续时间大与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。
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而引起的。
分直击雷过电压和感应雷过电压两种。
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。
常见的有:①空载长线电容效应(费兰梯效应)。
在工频电源作用下,由于远距离空载线路电容效应的积累,使沿线电压分布不等,末端电压最高。
②不对称短路接地。
三相输电线路a相短路接地故障时,b、c 相上的电压会升高。
③甩负荷过电压,输电线路因发生故障而被迫突然甩掉负荷时,由于电源电动势尚未及时自动调节而引起的过电压。
操作过电压是由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的衰减较快持续时间较短的过电压,常见的有:①空载线路合闸和重合闸过电压。
②切除空载线路过电压。
③切断空载变压器过电压。
④弧光接地过电压。
谐振过电压是电力系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的过电压。
一般按起因分为:①线性谐振过电压。
②铁磁谐振过电压。
③参量谐振过电压。
加装避雷器什么是污闪?污秽闪络,就是积聚在绝缘子表面上的具有导电性能的污秽物质,在潮湿天气受潮后,使绝缘子的绝缘水平大大降低,使绝缘子之间构成短路,在正常运行情况下发生的闪络事故。
绝缘子表面的污秽物质,一般分为两大类:(1)自然污秽遇雨雾结的浮冰, 空气中飘浮的微尘,海风带来的盐雾(在绝缘子表面形成盐霜)和鸟粪等。
(2)工业污秽火力发电厂、化工厂、玻璃厂、水泥厂、冶金厂和蒸汽机车等排出的烟尘和废气。
什么是跨步电压?它是在电线落地的时候才产生的,线落地后,人靠近它时就产生了跨步电压,跨步电压是指两条腿间的电压,越离电线近电压越大,所以当有线落地的时候不要靠近,非要靠近时要跳着靠近或把电源切断就可以了。
⏹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≈500Ω,分裂导线波阻抗Z≈300Ω⏹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αl倍。
αl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αU0,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=ālab/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。
雷电放电(先导放电、主放电、余光放电)A.雷暴日(T d)/雷暴小时(T h)B。
落雷密度γC.雷电流1、雷电流幅值的概率分布2、雷电流波形3、雷电流陡度4、雷电流的极性避雷针由接闪器、引下线和接地体三部分组成避雷线的接闪器为悬挂在空中的水平接地导体。
1.过电压限制器的放电电压应略高于系统的最大工作电压。
2.应具有良好的伏秒特性,与被保护设备有合理的绝缘配合。
3.应有较强的绝缘强度自恢复能力。
阀式避雷器、排气式避雷器、氧化锌避雷器⏹接地是指将电力系统或建筑物内的电气设备的某一部分与大地相连接,与大地保持等电位。
接地是由接地装置实现的。
⏹接地装置包括接地体与接地线,接地体是埋设于大地并直接与大地土壤接触的金属导体,其作用是减小接地电阻,接地线是连接被接地物与接地体的金属导线。
1)工作接地电力系统正常运行的需要而设置的接地。
例如三相系统的中性点接地,双极直流输电系统的中点接地等。
其作用是稳定电网的对地电位,以降低电气设备的绝缘水平,并有利于实现继电保护。
工作接地要求的接地电阻一般为0.5~5Ω。
2)保护接地为了人身安全,而将电气设备的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等加以接地。
这样可以保证金属外壳处于地电位,一旦设备绝缘损坏而使外壳带电时,不致有危险的电压升高对人身安全造成威胁。
同时也要将接触电势和跨步电势限制在安全范围。
高压设备接地保护要求的接地电阻为1~10Ω。
3)防雷接地针对防雷保护的需要而设置的接地,比如杆塔的接地、高层建筑物的接地、避雷装置的接地等,目的是将雷电流安全地导入大地,并减小雷电流通过接地装置时的地电位升高。
架空输电线路杆塔的接地电阻一般不超过10~30Ω,避雷器的接地电阻一般不超过5Ω。
⏹发电厂和变电站的接地同时起到工作接地、安全接地和防雷接地的作用。
发电厂变电站的接地体主要采用由扁钢水平敷设组成的地网,以将变电站内的设备与接地体相连,同时使站内的地表电位分布均匀,其面积S大体与发电厂和变电所的面积相同。
雷击线路可能引起两种破坏:短路接地故障,引起线路跳闸停电事故;雷击线路形成的雷电过电压波(侵入波),沿线路传播侵入变电所,危害变电站电气设备的安全运行。
输电线路防雷性能的重要指标是耐雷水平和雷击跳闸率。
感应过电压的静电分量:由于先导通道中电荷所产生的静电场突然消失而引起的感应电压。
感应过电压的电磁分量:由于主放电通道中雷电流所产生的磁场变化而引起的感应电压。
由于主放电通道与导线几乎互相垂直,电磁感应较弱,因此电磁分量不大,约为静电分量的1/5。
感应雷过电压的极性与雷电流极性相反,并且感应雷过电压的静电分量和电磁分量都是由同一主放电过程产生的电磁场突变引起的,感应雷过电压中静电分量起主导作用。
反击:作用于绝缘子串上的电压超过其50%冲击放电电压,绝缘子串会发生杆塔对导线放电导致的闪络。
绕击:雷绕过避雷线而击于导线输电线路的防雷措施:架设避雷线(防止雷直击导线;分流;使杆塔电位下降;耦合作用,降低绝缘子串上的过电压;屏蔽作用,降低导线上的感应过电压。
)降低杆塔接地电阻架设耦合地线(分流;耦合)采用不平衡绝缘方式装设自动重合闸加强线路绝缘安装线路避雷器加装塔顶拉线架设旁路架空地线变电站侵入波的防护,采取的主要措施是采用避雷器。
不论被保护设备位于避雷器前或避雷器后,只要设备离避雷器有一段距离,则设备上所受冲击电压的最大值必然高于避雷器的残压,其差值为△U=2al/v当侵入波的陡度一定时,避雷器与被保护设备之间的电气距离越大,设备上的电压高出避雷器的残压也就越多。
因此,要使避雷器起到良好的保护作用,它与被保护设备之间的电气距离就不能超过一定的值(最大电气距离l max)。
进线段:指靠近变电站长度为1~2km的一段架有避雷线的线路。
进线段保护是指在进线段上加强防雷保护措施。
对于35~110kV全线无避雷线的线路,进线段必须架设避雷线,避雷线对导线的保护角不大于20º;对于110kV及以上全线架设避雷线的线路,在进线段内应使保护角减小,并使进线段线路有较高的耐雷水平。
作用:减少直击雷形成侵入波的概率;削弱侵入波的陡度,降低侵入波的幅值;限制流入避雷器的雷电流。
旋转电机与输电线路的连接形式:(1)非直配电机:经过变压器后再与架空线相连接的电机;(2)直配电机:直接与架空线相连(包括经过电缆线、电抗器等元件与架空线相连)的电机。
电机防雷的特点(1)在同一电压等级的电气设备中,旋转电机的冲击绝缘强度最低。
(2)发电机只靠避雷器保护是不够的,还必须与电容器、电抗器和电缆段等配合起来进行保护。
(3)电机匝间绝缘要求严格限制侵入波的陡度。
直配电机的防雷保护:在发电机出线母线上安装一组避雷器;在发电机母线上装设一组并联电容器C;在发电机和架空线间接入一段电缆并在电缆首端加装管式避雷器;当发电机中性点有引出线时,在中性点加装一只避雷器;在电缆首端前方70m加装管式避雷器以发挥电缆段的作用;60MW以上的发电机不能与架空线直接连接,不能以直配电机的方式运行。
非直配电机的防雷保护:经变压器升压送电的非直配电机在防雷上比直配电机可靠。
经变压器送电的发电机可能受到的雷电过电压是经由变压器绕组传递而来的过电压。
经变压器送电的特别重要的发电机,在其出线上宜装设一组氧化锌避雷器,以保证安全。
在多雷区,也需要在发电机出线的母线上装设并联电容器,并在中性点安装避雷器,以保证重要发电机的安全。
在电力系统内部,由于断路器的操作或发生故障,使系统参数发生变化,引起电网电磁能量的转化或传递,在系统中出现过电压,这种过电压称为内部过电压。
暂时过电压包括工频电压升高及谐振过电压;持续时间比操作过电压长。
操作过电压即电磁暂态过程中的过电压;一般持续时间在0.ls(五个工频周波)以内的过电压称为操作过电压。
电感与电容上压降反相,且线路的容抗远大于感抗,使U2>U1,造成线路末端的电压高于首端的电压。
线路末端接有并联电抗器时,线路末端电压U2将随电抗器的容量增大(XL减小)而下降。
并联电抗器的电感能补偿线路的对地电容,减小流经线路的电容电流,削弱了电容效应。
⏹电源漏抗的存在犹如增加了线路长度,加剧了空载长线路末端的电压升高。
⏹在单电源供电系统中,应以最小运行方式的XS为依据,估算最严重的工频电压升高。
⏹对于两端供电的长线路系统,进行断路器操作时,应遵循一定的操作程序:线路合闸时,先合电源容量较大的一侧,后合电源容量较小的一侧;线路切除时,先切容量较小的一侧,后切容量较大的一侧。
这样操作能降低电容效应引起的工频电压升高。
⏹在超高压输电系统中,常用并联电抗器限制工频电压升高。
并联电抗器可以接在长线路的末端,也可接在线路的首端和输电线的中部。
线路上接有并联电抗器后,沿线电压分布将随电抗器的位置不同而各异。
⏹并联电抗器的作用不仅是限制工频电压升高,还涉及系统稳定、无功平衡、潜供电流、调相调压、自励磁及非全相状态下的谐振等方面。
当系统发生单相或两相不对称对地短路故障时,短路引起的零序电流会使健全相上出现工频电压升高,其中单相接地时非故障相的电压可达较高的数值,若同时发生健全相的避雷器动作,则要求避雷器能在较高的工频电压作用下熄灭工频续流。
α:接地系数,说明单相接地故障时,健全相的对地最高工频电压有效值与故障前故障相对地电压有效值之比。
中性点绝缘的系统:X0 主要由线路容抗决定,为负值。
单相接地时,健全相电压升高约为线电压的1.1 倍(K= -20)。
选择避雷器灭弧电压时,取110% 的线电压(110% 避雷器)。
中性点经消弧线圈接地系统:在过补偿状态运行时,X0 为很大的正值;欠补偿运行时,X0 为很大的负值。
单相接地时健全相电压接近线电压。
选择避雷器灭弧电压时,取100% 的线电压(100% 避雷器)。
对中性点直接接地的110 ~ 220kV系统:X0 为不大的正值,一般X0/X1≤3,健全相上电压升高不大于1.4倍相电压,约为80% 的线电压(80% 避雷器)。
当甩负荷后,发电机中通过激磁绕组的磁通来不及变化,与其相应的电源电势E’d 不变。
原来负荷的电感电流对主磁通的去磁效应突然消失,而空载线路的电容电流对主磁通起助磁作用,使E’d上升。
因此加剧了工频电压的升高。
其次,从机械过程来看,发电机突然甩掉一部分有功负荷,而原动机的调速器有一定惯性,在短时间内输入给原动机的功率来不及减少,主轴上有多余功率,这将使发电机转速增加。
转速增加时,电源频率上升,不但发电机的电势随转速的增加而增加,而且加剧了线路的电容效应。