2010电力系统过电压参考答案

2010-2011学年度第一学期《电力系统过电压》参考答案A卷一、填空题（3×10=30分）1.Z/v2.分流、耦合3.利用进线段的波阻抗限制流入避雷器的雷电流、利用冲击电晕减小来波的陡度和幅值4.增大5.电容器C、避雷器、电缆段+管式避雷器6.空长线的电容效应引起的末端电压升高、不对称短路引起的工频电压升高、突然甩负荷引起的工频电压升高7.中性点接地方式8.两相电压升高、一相电压降低9.截流10.雷电过电压（避雷器的保护水平）二、问答与计算题（7×10=70分）1.解：彼得逊等值电路为，则CZUdtdudtdut1002max22≤2kV/μs，带入：U0=80kV，Z1=266Ω，得C≥0.3μF2.解：（1）求A点电压波，等值电路如下：，则UA=E(R//Z)/(R+R//Z)，又因为R=2Z，则UA=E/4(2)求Uc，等值电路如下：则Uc=2UA(1-e(-t/ZC))=E/2(1-e(-t/ZC))(3)稳态电压UR此时电容C充电完成，分布参数线路Z相当于不存在，则Ur(t→∞)=E/23.答：避雷器的保护范围kvUUlj25max，因此，避雷器的保护范围由被保护设备的冲击耐压水平Uj、避雷器的残压U5、来波的陡度α、来波速度v等因素确定。增大避雷器与变压器之间的距离的措施包括：（1）提高被保护设备的绝缘水平；（2）利用进线段保护，利用进线段波阻抗减小流过避雷器的雷电流，以减小避雷器的残压；利用雷电波经过进线段产生的冲击电晕，减小来波陡度，削弱来波幅值。4.答：空载长线工频电压升高的原因是电容效应（容升效应），即空载长线路可等效为一个电容，电容电流流过回路电感，所产生的压降使得首端电压低于末端电压。系统电源漏抗使回路电抗增大，使空长线工频电压升高更加严重，并联电抗器能够补偿电容电流，抑制空长线工频电压升高。5.答：10kV配电系统中性点不接地，当系统发生比较大的扰动（如合闸、发生接地故障、接地故障消失等）时，可能会引起电磁式电压互感器三相饱和程度不同，如两相饱和，一相不饱和，引起中性点电位位移，激发谐振。PT谐振属于零序性质，电网负荷和相间电容都属于正序回路元件，因此对PT谐振没有影响。6.答：切空线过电压产生的根源是电弧重燃，如果电弧不重燃，则不会产生过电压。因此断路器的灭弧性能越好，越不容易产生且空线过电压。切空变过电压产生的根源是截流，即断路器灭弧性能太强，因此断路器的灭弧性能越好，越容易产生且空变过电压，过电压幅值也会越高。7.答：和空线过电压产生的原因是合闸两端的电压不相等，限制合空线过电压的措施包括：（1）并联电抗器（2）合闸电阻（3）氧化锌避雷器（4）线路侧电磁式电压互感器（5）同步合闸控制技术B卷一、填空题（3×10=30分）1.1/Zv2.防止雷直击导线、屏蔽、分流、耦合3.利用进线段的波阻抗限制流入避雷器的雷电流、利用冲击电晕减小来波的陡度和幅值4.减小5.电容器C、避雷器、电缆段+管式避雷器6.空长线的电容效应引起的末端电压升高、不对称短路引起的工频电压升高、突然甩负荷引起的工频电压升高7.中性点接地方式8.三相电压同时升高9.电弧重燃10.内部过电压（操作过电压）二、问答与计算题（7×10=70分）1.解：彼得逊等值电路为，则CZUdtdudtdut1002max22≤2kV/μs，带入：U0=80kV，Z1=380Ω，得C≥0.21μF2.解：（1）求A点电压波，等值电路如下：，则UA=E(R//Z)/(R+R//Z)，又因为R=2Z，则UA=E/4(2)求Uc，等值电路如下：则UL=2UA(1-e(-tL/Z))=E/2e(-tL/Z)(3)稳态电压UR此时电感L上电压为0，分布参数线路Z相当于直接接地，则Ur(t→∞)=03.答：当雷电波自线路侵入变电站时，变压器上会出现振荡波，原因是变压器与避雷器之间有一段距离l，当雷电波超过避雷器的动作电压时，避雷器会动作，避雷器上的电压就会维持在残压水平：（1）相当于产生了一个与原来雷电波陡度相等、极性相反的波，这个波要经过距离l才能传到变压器，使变压器上的电压降低；（2）如果不考虑变压器的入口电容，变压器相当于一个开路的末端，产生负的全反射，反射波又会经过距离l才能传到避雷器，又被避雷器限压；（3）重复以上过程，就会在变压器上产生一个震荡波。振荡波以残压为中心，振幅为2lUkv。这种振荡波等效频率很高，会威胁到变压器绕组的匝间绝缘的安全。4.答：交流系统空载长线工频电压升高的原因是电容效应（容升效应），即空载长线路可等效为一个电容，电容电流流过回路电感，所产生的压降使得首端电压低于末端电压。此时空长线沿线的电压分布是按余弦规律分布，末端电压最高，首端电压最低。在线路末端并联电抗器能够补偿电容电流，抑制空长线工频电压升高。将出现最高电压的位置网线路中部移动。5.答：10kV配电系统中性点不接地，当系统发生比较大的扰动（如合闸、发生接地故障、接地故障消失等）时，可能会引起电磁式电压互感器三相饱和程度不同，如两相饱和，一相不饱和，引起中性点电位位移，激发谐振。限制或消除PT谐振过电压的措施包括：（1）改变系统零序参数，避开谐振（如采用电容式电压互感器），（2）加零序阻尼，（3）专门的消谐装置。6.答：切空线过电压产生的根源是电弧重燃，如果电弧不重燃，则不会产生过电压。因此断路器的灭弧性能越好，越不容易产生且空线过电压。切空变过电压产生的根源是截流，即断路器灭弧性能太强，因此断路器的灭弧性能越好，越容易产生且空变过电压，过电压幅值也会越高。7.答：和空线过电压产生的原因是合闸两端的电压不相等，限制合空线过电压的措施包括：（1）并联电抗器（2）合闸电阻（3）氧化锌避雷器（4）线路侧电磁式电压互感器（5）同步合闸控制技术