交流特高壓電網(wǎng)的過電壓保護和絕緣配合

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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，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，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：一是運行電壓高。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，如高機械強度、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，有哪些相同點和不同點?

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530兆乏左右，使得在甩負荷時可能導(dǎo)致嚴重的暫時過電壓;在正常運行負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?有什么保護措施?

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

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