操作過電壓的一般特性

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

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

電力系統(tǒng)中常見的操作過電壓有：

(1)中性點絕緣系統(tǒng)的間歇電弧接地過電壓；

(2)空載線路分閘過電壓；

(3)空載線路合閘過電壓；

(4)切除空載變壓器過電壓。

操作過電壓有如下特點：

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

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

表9-1                         操作過電壓的大小

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

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

(5)操作過電壓是決定電力系統(tǒng)絕緣水平的依據(jù)之一。系統(tǒng)電壓等級越高，操作過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系統(tǒng)中的不斷改善，大氣過電壓保護的不斷完善，使得操作過電壓對電力系統(tǒng)絕緣水平的決定作用越來越大。在超高壓系統(tǒng)中，操作過電壓對某些設(shè)備的絕緣選擇將逐漸起著決定性的作用。

由于系統(tǒng)運行方式、故障類型、操作過程的復(fù)雜多樣，以及其他各種隨機因素的影響，所以對操作過電壓的定量分析，大都依靠系統(tǒng)中的實測記錄、模擬研究以及計算機計算。本章就幾種常見操作過電壓進行一些定性的分析，分析各種操作過電壓的形成機理、過電壓幅值的分析、影響過電壓幅值的因素以及常采用的過電壓限制措施。