操作過(guò)電壓的一般特性

操作過(guò)電壓是在電力系統(tǒng)中由于操作所引起的一類(lèi)過(guò)電壓。這里所稱(chēng)的操作，包括正常的操作如空載線(xiàn)路的合閘與分閘等，還包括非正常的故障，如線(xiàn)路通過(guò)間歇性電弧接地。操作過(guò)電壓是內(nèi)部過(guò)電壓中的一類(lèi)。

產(chǎn)生操作過(guò)電壓的原因是：在電力系統(tǒng)中存在儲(chǔ)能元件的電感與電容，當(dāng)正常操作或故障時(shí)，電路狀態(tài)發(fā)生了改變，由此引起了振蕩的過(guò)渡過(guò)程，這樣就有可能在系統(tǒng)中出現(xiàn)超過(guò)正常工作電壓的過(guò)電壓，這就是操作過(guò)電壓。在振蕩的過(guò)渡過(guò)程中，電感的磁場(chǎng)能量與電容的電場(chǎng)能量互相轉(zhuǎn)換。在某一瞬間儲(chǔ)存于電感中的磁場(chǎng)能量會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙葜械碾妶?chǎng)能量，由此在系統(tǒng)中就出現(xiàn)數(shù)倍于系統(tǒng)電壓的操作過(guò)電壓。

電力系統(tǒng)中常見(jiàn)的操作過(guò)電壓有：

(1)中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的間歇電弧接地過(guò)電壓；

(2)空載線(xiàn)路分閘過(guò)電壓；

(3)空載線(xiàn)路合閘過(guò)電壓；

(4)切除空載變壓器過(guò)電壓。

操作過(guò)電壓有如下特點(diǎn)：

(1)持續(xù)時(shí)間比較短。操作過(guò)電壓的持續(xù)時(shí)間雖比過(guò)電壓長(zhǎng)，但比工頻過(guò)電壓短得多，一般在幾毫秒至幾十毫秒。操作過(guò)電壓存在于暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程之中，當(dāng)同時(shí)又存在工頻電壓升高時(shí)，操作過(guò)電壓表現(xiàn)為在工頻過(guò)電壓基礎(chǔ)上迭加暫態(tài)的振蕩過(guò)程，可使操作過(guò)電壓的幅值達(dá)到更高的數(shù)值。

(2)由于電感中磁場(chǎng)能量與電容中電場(chǎng)能量都來(lái)源于系統(tǒng)本身，所以操作過(guò)電壓幅值與系統(tǒng)相電壓幅值有一定倍數(shù)關(guān)系。目前我國(guó)有關(guān)規(guī)程中規(guī)定選擇絕緣時(shí)的計(jì)算用操作過(guò)電壓大小如表9-1所示。

表9-1                         操作過(guò)電壓的大小

(3)操作過(guò)電壓的幅值與系統(tǒng)的各種因素有關(guān)，且具有強(qiáng)烈的統(tǒng)計(jì)性。在影響操作過(guò)電壓的各種因素中，系統(tǒng)的接線(xiàn)與斷路器的特性起著很重要的作用。另外，許多影響操作過(guò)電壓的因素，如影響合閘過(guò)電壓的合閘相位等等因素有很大的隨機(jī)性，因此操作過(guò)電壓的具體幅值也具有很大的隨機(jī)性，但是不同幅值操作過(guò)電壓出現(xiàn)的概率服從一定的規(guī)律分布，這就是操作過(guò)電壓的統(tǒng)計(jì)特性。一般認(rèn)為操作過(guò)電壓幅值近似以正態(tài)分布規(guī)律分布。

(4)各類(lèi)操作過(guò)電壓依據(jù)系統(tǒng)的電壓等級(jí)不同，顯示的重要性也不同。在電壓等級(jí)較低的中性點(diǎn)絕緣的系統(tǒng)中，單相間隙電弧接地過(guò)電壓最引人注意。對(duì)于電壓等級(jí)較高的系統(tǒng)，隨著中性點(diǎn)的直接接地，切空載變壓器與空載線(xiàn)路分閘過(guò)電壓就較為突出。而在超高壓系統(tǒng)中，空載線(xiàn)路合閘過(guò)電壓已成為重要的操作過(guò)電壓。

(5)操作過(guò)電壓是決定電力系統(tǒng)絕緣水平的依據(jù)之一。系統(tǒng)電壓等級(jí)越高，操作過(guò)電壓的幅值隨之也越高，另一方面，由于避雷器性能在高電壓等級(jí)系統(tǒng)中的不斷改善，大氣過(guò)電壓保護(hù)的不斷完善，使得操作過(guò)電壓對(duì)電力系統(tǒng)絕緣水平的決定作用越來(lái)越大。在超高壓系統(tǒng)中，操作過(guò)電壓對(duì)某些設(shè)備的絕緣選擇將逐漸起著決定性的作用。

由于系統(tǒng)運(yùn)行方式、故障類(lèi)型、操作過(guò)程的復(fù)雜多樣，以及其他各種隨機(jī)因素的影響，所以對(duì)操作過(guò)電壓的定量分析，大都依靠系統(tǒng)中的實(shí)測(cè)記錄、模擬研究以及計(jì)算機(jī)計(jì)算。本章就幾種常見(jiàn)操作過(guò)電壓進(jìn)行一些定性的分析，分析各種操作過(guò)電壓的形成機(jī)理、過(guò)電壓幅值的分析、影響過(guò)電壓幅值的因素以及常采用的過(guò)電壓限制措施。