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操作過電壓的一般特性
閱讀：957發布時間：2024-4-1
操作過電壓是在電力系統中由于操作所引起的一類過電壓。這里所稱的操作，包括正常的操作如空載線路的合閘與分閘等，還包括非正常的故障，如線路通過間歇性電弧接地。操作過電壓是內部過電壓中的一類。
產生操作過電壓的原因是：在電力系統中存在儲能元件的電感與電容，當正常操作或故障時，電路狀態發生了改變，由此引起了振蕩的過渡過程，這樣就有可能在系統中出現超過正常工作電壓的過電壓，這就是操作過電壓。在振蕩的過渡過程中，電感的磁場能量與電容的電場能量互相轉換。在某一瞬間儲存于電感中的磁場能量會轉變為電容中的電場能量，由此在系統中就出現數倍于系統電壓的操作過電壓。
電力系統中常見的操作過電壓有：
(1)中性點絕緣系統的間歇電弧接地過電壓；
(2)空載線路分閘過電壓；
(3)空載線路合閘過電壓；
(4)切除空載變壓器過電壓。
操作過電壓有如下特點：
(1)持續時間比較短。操作過電壓的持續時間雖比過電壓長，但比工頻過電壓短得多，一般在幾毫秒至幾十毫秒。操作過電壓存在于暫態過渡過程之中，當同時又存在工頻電壓升高時，操作過電壓表現為在工頻過電壓基礎上迭加暫態的振蕩過程，可使操作過電壓的幅值達到更高的數值。
(2)由于電感中磁場能量與電容中電場能量都來源于系統本身，所以操作過電壓幅值與系統相電壓幅值有一定倍數關系。目前我國有關規程中規定選擇絕緣時的計算用操作過電壓大小如表9-1所示。
表9-1 操作過電壓的大小
系統電壓 （KV) | 過電壓 （相對地） | 系統電壓 （KV) | 過電壓 （相對地） |
35～60(中性點經消弧線圈接地或不接地) | 4.0p.u | 330(中性點直接接地） | 2.75p.u |
110~154（中性點經消弧線圈接地） | 3.5p.u | 500（中性點直接接地） | 2.0p.u |
110～220(中性點直接接地) | 3.0p.u |
(3)操作過電壓的幅值與系統的各種因素有關，且具有強烈的統計性。在影響操作過電壓的各種因素中，系統的接線與斷路器的特性起著很重要的作用。另外，許多影響操作過電壓的因素，如影響合閘過電壓的合閘相位等等因素有很大的隨機性，因此操作過電壓的具體幅值也具有很大的隨機性，但是不同幅值操作過電壓出現的概率服從一定的規律分布，這就是操作過電壓的統計特性。一般認為操作過電壓幅值近似以正態分布規律分布。
(4)各類操作過電壓依據系統的電壓等級不同，顯示的重要性也不同。在電壓等級較低的中性點絕緣的系統中，單相間隙電弧接地過電壓最引人注意。對于電壓等級較高的系統，隨著中性點的直接接地，切空載變壓器與空載線路分閘過電壓就較為突出。而在超高壓系統中，空載線路合閘過電壓已成為重要的操作過電壓。
(5)操作過電壓是決定電力系統絕緣水平的依據之一。系統電壓等級越高，操作過電壓的幅值隨之也越高，另一方面，由于避雷器性能在高電壓等級系統中的不斷改善，大氣過電壓保護的不斷完善，使得操作過電壓對電力系統絕緣水平的決定作用越來越大。在超高壓系統中，操作過電壓對某些設備的絕緣選擇將逐漸起著決定性的作用。
由于系統運行方式、故障類型、操作過程的復雜多樣，以及其他各種隨機因素的影響，所以對操作過電壓的定量分析，大都依靠系統中的實測記錄、模擬研究以及計算機計算。本章就幾種常見操作過電壓進行一些定性的分析，分析各種操作過電壓的形成機理、過電壓幅值的分析、影響過電壓幅值的因素以及常采用的過電壓限制措施。
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