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1、目录第十章 远距离输电210.1 交流远距离输电210.2 并联电抗器的作用310.3 高压直流输电410.4 灵活交流输电系统（FACTS）4第十一章 电力系统内部过电压511.1 概述511.2 操作过电压511.3谐振过电压711.4电压互感器饱和过电压9第十三章 电力系统继电保护1213.1继电保护的基本原理1213.2 输电线路的继电保护1313.3 电力变压器的继电保护16第十四章 发电厂变电所的控制与信号系统1914.1 电气二次回路1914.2 控制回路和信号回路常用低压电器1914.3 高压断路器的控制电路1914.4 高压隔离开关的电动操作与闭锁2014.5 信号及测量回路
2、2014.6 发电厂变电所的操作电源20第十六章 电力系统自动控制技术2116.1 概述2116.2 电力系统调度自动化2216.3 电力系统典型自动控制装置23第十章 远距离输电10.1 交流远距离输电（1）长线的基本方程距离长线末端为xkm处，电压电流相量为式中，、为线路末端电压和电流相量，为线路波阻抗，为线路传播系数。当线路为均匀无损传输线时，的虚部为，此时（2）线路的自然功率因为，取时，有其中，为自然功率。由上式可以得到如下结论：当时，线路首末端电压相等；当时，线路首端电压高于末端电压；当时，首端电压低于末端电压。（3）空载线路电压分布线路末端空载时，线路沿线电压分布为图10.1空载长
3、线沿线电压分布1/4波长谐振：当时（即空载长线长度为1/4波长1500km），末端电压为无穷大。电容效应（法拉第效应）：空载长线末端电压高于首端电压的现象。10.2 并联电抗器的作用高抗：500kV超高压并联电抗器。其主要功能：限制线路工频过电压、补偿线路电容无功、配合中性点小电抗抑制潜供电流。低抗：接在超高压变压器的中压和低压第三绕组上的并联电抗器（设计在220kV、110kV或35kV电压等级）。主要功能：调节线路无功潮流。（1）对空载长线末端电压的限制空载长线（无损线）末端并联电抗器时，有则可以得到：沿线电压分布为：其中.补偿度：电抗器容量与补偿长线电容的无功功率的比值。（2）抑制潜供电
4、流潜供电流（二次电流）：超高压线路发生单相电弧接地故障时，在具有单相重合闸线路中，当故障相被切除后，通过健全相对故障相的静电和电磁耦合，在接地电弧通道中流过的不大的感应电流。潜供电流横分量（静电分量）：故障相跳闸后，健全相经过互部分电容对故障相接地电弧所供电流。潜供电流纵分量（电磁分量）：健全相电流通过与故障相的互感，在故障相上感应出电动势并向接地电弧所供电流。潜供电流横分量的消除：在线间加一组合适的三角形连接的电抗器将线间互部分电容补偿掉，也可以用一组中性点不接地的星形连接的等值电抗器代替。潜供电流纵分量的消除：在各相导线首末端对地间各加一组合适的中性点接地的星形接地的电抗器将导线对地的自部
5、分电容补偿掉。10.3 高压直流输电直流输电：将送端系统的正弦交流电在送端换流站升压整流后通过直流线路传输到受端换流站。直流输电优点：稳定性好、控制灵活等直流输电缺点：由于触发角和逆变角的存在，无论环流装置工作于整流状态还是逆变状态，其交流侧电流相位都会滞后于电压相位，因此换流装置在运行中要消耗大量的无功功率；换流装置在运行中会同时在换流站的交流侧和直流侧产生谐波电压和谐波电流，为了抑制谐波，在交流侧需装设滤波装置，在直流侧要装平波电抗器；由于换流装置要用大量的容量大、电压高的可控硅器件，换流站的造价很高，部分抵消了因线路投资低带来的经济效益；直流高压断路器不能利用电流过零来熄弧，其制造困难，
6、限制了直流输电向多端直流电网的发展（现在已经不是大问题，有相应过零电流设备出现）。应用：跨海输电、大区域电网互联。远距离输电及风力发电等非工频系统与工频系统的联网等。直流输电的接线方式10.4 灵活交流输电系统（FACTS）灵活交流输电系统的主要特点：以大功率可控硅部件组成的电力电子开关代替现有的机电开关，使电网电压、功角和线路参数调节自如，是电力系统变成更加灵活可控、安全可靠，从而能在不改变现有电网结构的情况下提高输送能力，增加其稳定性。FACTS控制设备接入电力系统的方式主要分为并联和串联两种形式，并联设备有：静止无功补偿器SVC、静止同步调相器STATCOM；串联设备有：可控串联补偿器T
7、CSC。还有一种综合并、串联两种形式的FACTS控制设备：统一潮流控制器UPFC。第十一章 电力系统内部过电压11.1 概述（基本概念）过电压：超过正常运行电压并可使电力系统绝缘或保护设备损坏的电压升高。过电压分类：内部过电压和外部过电压（雷电过电压）。内部过电压（内过电压）：由于电力系统内部能量的转化或传递引起的过电压。（此处能量转化是指磁能转化为电能，能量传递是指同步哦各部分相互之间的电磁耦合。）内过电压种类：操作过电压、谐振过电压和工频过电压。操作过电压：因操作或故障引起的暂态电压升高。谐振过电压：因系统的电感、电容参数配合不当，出现的各种持续时间很长的谐振现象及其电压升高。工频过电压：
8、电力系统中在正常或故障是出现的幅值超过最大工作相电压、频率为工频或接近工频的电压升高。内过电压倍数K：内过电压的幅值与电网该处最高运行相电压幅值之比。11.2 操作过电压1、空载变压器的分闸过电压（切空变过电压）切空变过电压的根本原因：开关截流（断路器灭弧性能越强，电流变化速度越快，切空变过电压事故越多）由截流引起的变压器上的过电压为,截流值越大则过电压越高，当截流发生在励磁电流的幅值时，过电压最大为。（为励磁电流最大值，由于不是很大，又可以采用各种方法使增加，故过电压倍数较小，一般不超过2）。影响切空变过电压的因素：断路器性能（断路器性能越好，过电压越高）；变压器电容C的影响（C越大，过电压
9、越高）；变压器电感L的影响（新式变压器采用冷轧硅钢片，使励磁电流减小，过电压降低）限制切空变过电压的措施：加装避雷器（用限制雷电过电压的普通阀式避雷器来吸收空载变压器励磁绕组储存的磁能，避雷器装在断路器的变压器侧）。注意：切断有负载的变压器是不会产生过电压，原因是负载电流大，电弧过零熄灭，不会出现截流，因而不会产生过电压。2、操作空载长线的过电压（1）关合空载长线（合空线）关合空载长线的暂态过程可用右图等值电路来表示，其中L与C构成震荡回路，其震荡角频率，其值比工频高得多，可以假设求过渡过程中C的电压时电源电压保持不变。根据拉普拉斯或解微分方程的方法可得。由于震荡而产生的过电压可用如下通式表示
10、：（2）开断空载长线（切空线）开断空载长线的等值电路如右图，其过电压发生过程可用下图分析：当电流过零熄弧书剑，电容电压恰为电源电压幅值，电弧熄灭后，电容电压保持不变，当半个周期之后，电源电压达到-时，断口电压达2，断口可能被击穿，电弧重燃，则电容上电压由起始值以震荡，则电容电压最大值可能达到-3。依次类推，过电压可按5、-7逐次增加。引起切空线过电压的根本原因：电弧的重燃。但是由于电弧重燃和熄灭都具有随机性，故在中性点不接地系统中过电压倍数一般不超过3.54倍，中性点接地系统中不超过3倍。切控线过电压的影响因素：电弧重燃和熄灭的随机性，断路器的不同期合闸，母线上有其他出线。限制措施：提高断路器
11、的熄弧能力（即加快断口在开断小电流是的介质强度恢复）。（3）重合空长线重合空长线过电压最大相当于切空线时开关第一次重燃时的过电压-3。综上（1）（2）（3）有，切空线过电压最高，如果采用切空线无重燃断路器，则最大过电压将发生在重合空线时。3、空载长线操作过电压的限制措施由于采用了性能较好的断路器，切空线重燃现象基本消除，金属氧化物避雷器性能的提高，用它作切空线过电压的后备保护，故线路中不考虑切空线过电压问题。220kV及以下线路，重合过电压倍数不高，不需采用任何限制重合空线过电压的措施。330kV及以上线路需采取措施限制重合空线过电压，常用方法是断路器断口上加装并联电阻如右图。并联电阻主要是起
12、阻尼作用，电阻越大阻尼作用越强，则震荡出现的过电压就不会太高。并联电阻也能起到限制切空线过电压的作用。4、电弧接地过电压（只发生在中性点不接地系统中）电弧接地过电压分析的等值电路和发展过程如右图所示。过程如下：电弧接地过电压危害：持续时间较长，而且遍及全网，对网内装设的绝缘较差的老设备、线路上存在的绝缘弱点、尤其是由发电机电压直配的电网中绝缘强度很低的旋转电机等，都存在较大的威胁，在一定程度上会影响电网的安全运行。限制措施：加强绝缘监督工作及时发现隐患；若线路过长，运行条件许可时，采用分网运行方式，减小接地电流和有利于接地电弧的自熄；利用改善功率因数的电容器组（接于线间）；加装消弧线圈。11.
13、3谐振过电压谐振过电压危害：可能因持续的过电压而危及电气设备的绝缘；可能因持续的过电流而烧毁小容量的电感元件设备；影响保护装置的工作条件（如影响避雷器的正常运行）。注意：电力系统中的有功负荷是阻尼震荡和限制谐振过电压的有利因素，所以通常只有在空载或轻载的情况下才会发生谐振。1、线性谐振过电压线性谐振的谐振回路由线性电感和电容元件所组成。在正弦电源作用下，懂系统自振频率与电源频率相等或接近时，将产生线性谐振。（简化电路如右）当即时，相位上相反，电路自振角频率，即当回路的总阻抗为零或外加电源的频率和电路的固有自振角频率相等时，出现电压谐振现象。但是在实际电路中一般存在电阻，电阻的存在对谐振过电压的
14、发展起到阻尼作用，。2、铁磁谐振过电压铁磁谐振回路是由线性电容和铁芯电感组成的谐振回路（如右图）， 右下图为伏安特性曲线图，曲线1是电容C的伏安特性曲线，曲线2是非线性电感的伏安特性曲线，曲线3是回路总压降即。由图可得铁磁谐振的七条性质：铁磁谐振不像线性谐振那样需要有严格的C值，而是在满足的很大范围内都可能发生。当电源电压由正常值E开始不断加大时，电路的工作点将沿曲线3自a点上升，但当电源电压超过m点值以后，工作点从m点突然跳到n点，并沿n-e段上升。n点与m点相比，虽电源电压相等，但是电容上的电压却大得多，电感上的电压也增大了，因而产生过电压，电路状态从感性变为容性。可见，由于某种激发因素导
15、致铁芯饱和从而产生过电压。需要“激发”是铁磁谐振的第二个性质。电容越大，电容的伏安特性曲线（曲线1）斜率下降，则需要电源电压升高等“激发”因素就越大。因此，电容越大，出现铁磁谐振的可能性就越小。铁磁谐振时，L和C上电压不会趋于无限大，而是有限值。由于铁芯电感的饱和效应，铁磁谐振过电压幅值一般不会很高，但电流有可能很大。铁磁谐振发生后，即使电源电压降低至正常工作电压以下，电路也不会回到0-m段，而是稳定工作在d-n段，此时电感和电容上的电压都比正常工作时的高，所以谐振仍可能存在。铁磁谐振状态可以自保持是第五个性质。谐振发生前电路呈感性，但谐振发生后电路呈容性，产生铁磁谐振时电流相角发生180转变（称电流翻相）。翻相会造成三相相序改变，从而引起小容量异步电机反转。电路中由于有非线性电感的存在，电流波形发生畸变，含有高次谐波和分次谐波，这是铁磁谐振的第七个性质。若电路中存在电阻时（如右图），此时有，则非线性谐振回路的伏安特性曲线如右下图。由右图可知，要彻底消除基波铁磁谐振，只
