交流特高壓電網(wǎng)的過電壓保護(hù)和絕緣配合

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問：交流特高壓電網(wǎng)電氣設(shè)備的絕緣有什么特點(diǎn)，其影響因素是什么?

答：現(xiàn)代電網(wǎng)應(yīng)具有安全不間斷的基本功能。實踐表明，在全部停電事故中，輸電線路和變電站電氣設(shè)備的絕緣閃絡(luò)或擊穿是最主要的原因。因此，為了保證電網(wǎng)具有一個可接受的可靠性指標(biāo)，科學(xué)合理地選擇電氣裝置的絕緣水平至關(guān)重要。

電氣設(shè)備的絕緣在運(yùn)行中會受到以下幾種電壓的作用：工作電壓、暫時過電壓、操作過電壓、雷電過電壓和陡波過電壓。電氣裝置的絕緣強(qiáng)度一般以在上述各種電壓的作用下的放電電壓來表征。

交流特高壓設(shè)備絕緣的主要特點(diǎn)：一是運(yùn)行電壓高。為了降低設(shè)備尺寸和造價，通過采用大容量高性能的避雷器等措施，降低過電壓水平和設(shè)備試驗絕緣水平，運(yùn)行電壓與試驗水平的比值同超高壓相比有顯著增加。二是設(shè)備的重要性提高。特高壓線路輸送容量可達(dá)500千瓦，單組變壓器容量為300千瓦，要求設(shè)備具有更高的可靠性。三是設(shè)備尺寸比較大。由于設(shè)備尺寸增大，雜散分布電容和局部發(fā)熱等因素對絕緣的長期穩(wěn)定運(yùn)行形成威脅。

特高壓輸電線路的絕緣可以分為兩類：一類是導(dǎo)線與桿塔或大地之間的空氣間隙，另一類則是絕緣子。由于電壓等級的提高，特高壓輸電工程對絕緣子提出了更高的要求，如高機(jī)械強(qiáng)度、防污閃、提高過電壓耐受能力和降低無線電干擾等。

問：什么是內(nèi)部過電壓?交流特高壓電網(wǎng)的內(nèi)部過電壓與超高壓電網(wǎng)相比，有哪些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)?

答：內(nèi)部過電壓是由于電力系統(tǒng)故障，或開關(guān)操作而引起的電網(wǎng)中能量的轉(zhuǎn)化，從而造成瞬時或持續(xù)高于電網(wǎng)額定允許電壓，并對電氣裝置可能造成威脅的電壓升高。內(nèi)部過電壓分為操作過電壓和暫時過電壓兩大類，其中在故障或操作時瞬間發(fā)生的稱為操作過電壓，其持續(xù)時間一般在幾十毫秒之內(nèi);在暫態(tài)過渡過程結(jié)束以后出現(xiàn)的，持續(xù)時間大于0.1秒甚至數(shù)小時的持續(xù)性過電壓稱為暫時過電壓。暫時過電壓又可以分為工頻過電壓和諧振過電壓。

另外，在GIS變電站中，由于隔離刀閘操作，會產(chǎn)生波頭很陡、頻率很高的操作過電壓，其頻率達(dá)數(shù)百千周至幾十兆周，稱之為快速暫態(tài)過電壓(VFTO)。VFTO可能威脅到GIS及其相鄰設(shè)備的安全，特別是變壓器匝間絕緣的安全，也可能引發(fā)變壓器內(nèi)部的高頻振蕩。

特高壓電網(wǎng)的過電壓問題與超高壓電網(wǎng)相比有相似之處，但由于特高壓系統(tǒng)線路輸送容量大、距離可能更長，而自身的無功功率很大，每100公里的1000千伏線路無功功率可達(dá)530兆乏左右，使得在甩負(fù)荷時可能導(dǎo)致嚴(yán)重的暫時過電壓;在正常運(yùn)行負(fù)荷變化時將給無功調(diào)節(jié)、電壓控制以及故障時單相重合閘潛供電流熄滅等造成一系列困難。同時高電壓長空氣絕緣的飽和、高海拔和電氣設(shè)備制造等方面的因素，給過電壓限制提出更高的要求。

問：交流特高壓電網(wǎng)的雷電過電壓有什么特點(diǎn)?有什么保護(hù)措施?

答：交流特高壓電網(wǎng)的雷電過電壓及其防護(hù)可以分為線路和變電站兩個方面。線路的雷電過電壓防護(hù)包括繞擊和反擊防護(hù)，變電站的雷電過電壓防護(hù)包括直擊雷和侵入波的防護(hù)。

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