电力系统内部过电压有哪些

内部过电压是由于断路器操作、线路或设备发生故障或其他原因，使电力系统工作状况和系统参数发生变化，引起电网内部电磁能量的转化或传递所造成的电压升高。

内部过电压包括工频过电压、操作过电压和谐振过电压。

1．工频过电压

常见的几种工频电压升高包括：空载长线路电容效应引起的工频电压升高、接地故障引起的工频电压升高和发电机甩负荷引起的工频电压升高。

工频电压升高一般不会对电力系统的绝缘直接造成危害，但是它在绝缘裕度较小的超高压输电系统中仍受到重视。这是因为：

（1）由于工频电压升高大都在空载或轻载条件下发生，与多种操作过电压的发生条件相同或相似，所以它们有可能同时出现、相互叠加，所以在设计高压电网的绝缘时，应计及它们的联合作用。

（2）工频电压升高是决定某些过电压保护装置工作条件的重要依据，例如避雷器的灭弧电压就是按照电网单相接地时健全相上的工频电压升高来选定的，所以它直接影响到避雷器的保护特性和电力设备的绝缘水平。

2．操作过电压

断路器对线路或其他电气没备进行各种正常或故障开闭过程时，产生的电压振荡以及间歇性电弧短路、系统解列、中性点不接地系统的弧光接地等。典型的操作过电压包括：切除容性负荷引起的过电压、切除空载变压器引起的过电压、中性点不接地系统的电弧接地过电压等。

3．谐振过电压

谐振过电压产生的原因是：系统中某一电感和电容元件参数的适当配合，形成产生谐振的振荡回路，在一定条件下，引起网络的线性或非线性的谐振暂态现象。这种过电压幅值较高，持续时间较长。谐振过电压按照原理分为线性谐振、铁磁谐振、参数谐振。

谐振回路由不带铁芯的电感元件（如输电线路的电感、变压器的漏感）或励磁特性接近线性的带铁芯的电感元件（如消弧线圈，其铁芯中有气隙）和系统中的电容元件所组成，在正弦电源作用下，当系统自振频率与电源频率相等或接近时，可能产生线性谐振。

谐振回路由带铁芯的电感元件（如空载变压器、电压互感器）和系统中的电容元件组成。受铁芯饱和的影响，铁芯电感元件的电感参数是非线性的，这种含有非线性电感元件的回路，在满足一定谐振条件时，会产生铁磁谐振。

谐振回路由电感参数作周期性变化的电感元件（如凸极发电机的同步电抗在Xd-Xq间周期变化）和系统电容元件（如空载线路）组成时。当参数配合恰当时，通过电感的周期性变化，不断向谐振系统输送能量，将会造成参数谐振。

内部过电压的能量来源于电网本身，是在电网额定电压基础上产生的，所以其幅值与电网额定工频电压基本上成正比。一般把内部过电压幅值与电压运行最高相电压幅值之比，定义为内部过电压倍数，以K表示。过电压倍数K的大小与电网的结构、系统容量、参数、中性点运行方式、断路器的性能、母线上出线回数以及电网的运行方式、操作方式等因素有关。

内部过电压持续时间相对运行电压来说要短得多，但是如果幅值太高，会造成电气设备的损坏，影响系统的安全稳定。

内部过电压具有统计规律，研究各种内部过电压出现的概率及幅值的分布对于确定电力系统的绝缘水平有重要的意义。表4-1是内部过电压的过电压倍数和持续时间的统计特征。