电力系统过电压复习题目

电力系统过电压数值的仿真计算

一、 我国1974年在西北地区建成刘（家峡）- 天（水）- 关（中）首条330kV输电线路，1981年建成 平（顶山）- 武（昌）第一条500kV线路，2005年西北地区建设的第一条750kV线路投入运行，交流1000kV和直流?800kV输电系统正在积极推进中。 二、电力系统电压等级的提高，意味着设备 绝缘水平 提高。电力系统的绝缘包括 发电厂、 变电所电气设备的绝缘 以及 线路 的绝缘。他们在运行中除承受正常运行时的工作电压外，还将承受各类过电压，如 工频过电压 、操作过电压 以及 雷电过电压。通常情况下， 由于电力系统电磁暂态产生的过电压在确定绝缘水平中起决定性作用。

三、 在电力系统中， 由于断路器的操作、故障或其他原因，使系统参数发生变化，引起电网内部电磁能量的转化或传递，产生电压升高 称为内部过电压。内部过电压分为两类 操作过电压、暂时过电压。 把频率为工频或接近工频的过电压 称为工频过电压，它是由 系统中长线的电容效应、不对称接地故障、甩负荷 引起的。 对因系统的电感、电容参数配合不当，出现的各类持续时间长、波形周期性重复的谐振现象及其电压升高 称为谐振过电压。

4 所谓绝缘配合，就是综合考虑 电气设备在电力系统中可能承受的各种电压（工作电压及过电压）、保护装置的特性和设备绝缘对各种作用电压的耐受特性，合理的确定设备必要的绝缘水平，以使设备的造价、维修费用和设备绝缘故障引起的事故损失降低，达到在经济上和安全运行上总体效益最高的目的。

5 电力系统过电压的研究方法 暂态网络分析仪（TNA）、计算机的数值计算、系统的现场实测。

6 目前在世界范围内，使用计算机数字仿真技术研究电力系统电磁暂态现象有哪些程序？

EMTP、PSCAD/EMTDC

（ 1） Dommel_Bergeron_Method编制了EMTP(Electro_Magnetic_Transient_Program)，在世界范围内获得了广泛的使用。

（2）加拿大曼尼托巴（Manitoba）直流输电研究中心开发完善并形成了PSCAD/EMTDC(Electro_Magnetic_Transients_Including_DC)，在世界范围内获得了成功的使用。

7 输电线路参数包括线路的 电阻、 电抗、电导、电纳。 8 请画出单相无损线路的等值电路。

9 请画出凸极式同步发电机稳态运行时的相量图和等值电路。

10 标么值是指实际有名值相对于基准值的比值。一般选定功率和电压的基准值，电流 和阻抗的基准值就确定了。一般情况下，功率的基准值取额定容量，电压的基准值取 额定电压。

11 请画出双绕组变压器和三绕组变压器的等值电路。

12 变压器的参数包括哪些，这些参数是根据变压器的哪些铭牌值求取的。

变压器的参数包括其等值电路中的电阻

RT、电抗XT、电导GT、电纳BT，变压器的

?Ps，

变比。变压器的变比由其线圈的物理结构决定；前四个参数可以从变压器的短路损耗短路电压

Vs%，空载损耗?P0，空载电流I0%四个铭牌参数求得。

13网格法的基本思想是什么？

网格法计算波过程的基本原理是建立在计算流动波在节点上的多次折、反射的基础上，把每一个时刻在节点上的折射波按到达的时间先后叠加起来，就可以得到节点电压随时间变化的波形。

14 在网格法中，如何保证电网中集中参数模拟的准确性？

为了使电网中集中参数模拟得更为精确，电感的等值线段中参数选取小的

CL应尽可能小，要求

?L与大的ZL值；电容等值线段中参数LC尽可能小，要求选取小的ZC、?c值。

15 网格法如何处理一个节点上有多余线段的同时来波？

已知沿着各段导线入射x点的电压波x点电压

u1x,u2x,......,unx,利用边界条件ux?ixZ??2u?求

ux(t),最后利用uxi?ux?uix求解由x点流向每条线路的电压波。

16 TNA中各种模拟比例尺是如何确定的？

只要确定时间比例尺、电压比例尺、阻抗比例尺，其它如频率、电流、功率、电感、电容比例尺可以通过它们之间的量纲关系推导出来。

17 在TNA中。如何模拟输电线路？要获得正确地操作过电压的幅值，必须遵循的基本原则是什么？

在TNA上，线路有一个依次相连的三相?单元来模拟，?单元是对称的，相与相之间互感耦合用电感来表示。要获得正确地操作过电压的幅值，输电线路和电缆模拟一个?长度的选择应参考：

l?1000kmf 输电线路

l?3000kmf 地下电缆

18 在TNA模拟装置中，原件的损耗与操作过电压的幅值是什么关系？如何降低模拟台元

件的损耗？

元件的损耗将降低操作过电压的幅值，为此常采用一个负电阻电路来抵消这些损耗。 19 在TNA中，如何模拟非线性元件？如金属氧化物避雷器？

可以用适当的电子元件和与实际非线性伏安特性情况一致的非线性电阻来模拟非线性元件。至于无间隙金属氧化物避雷器，关键是依据实测的避雷器伏安特性数据，准确模拟工作区段的非线性电阻特性。

20 道梅尔-白日朗法的基本思想是什么？它与网格法的根本差别在哪里？

道梅尔-白日朗法的基本思想是利用线路上波过程的特征线方程，经过一定的转换，把分布参数的线段等值为电阻性网络；再利用数学上梯形积分法则，将储能集中参数元件L、C等值为电阻性的计算电路，再运用求解电阻性网络的通用方法计算整个网络的暂态过程。它与网格法根本的差别在于对线路进行了等效转换，将线路转换成集中参数电路再计算其暂态过程。

21 道梅尔-白日朗法的单相输电线路等值电路有什么特点？

①整个分布式参数的等值计算电路中只包括集中参数电阻和等值历史电流源，成为集中参数电路。

②在等值计算电路中线路两侧节点是独立分开的，拓扑上没有直接联系，给电路的求解带来很大的方便。

22 道梅尔-白日朗法如何处理耦合性集中参数元件与耦合性分布参数电路-多相输电线路？

道梅尔-白日朗法用矩阵的方式替代单一标量，用同样的通用公式来描述耦合性集中参数元件；道梅尔-白日朗法运用简单变换将耦合性分布参数电路的相量变成模量，去掉了相间相互的电磁耦合，从而可以简单求解。

23 在EMTP程序中，处理非线性元件有几种方法？各有什么优缺点？

在EMTP程序中，处理非线性元件有3种方法：时间落后一个?t的电流源表示法；分

段线性化表示法；补偿法。时间落后一个?t的电流源表示法：一般适用于非线性电感，只要?t取得足够小，解足够精确，理论上可以用此电流源代替任何数量的非线性电感；分段线性化表示法：适用于非线性电感、电阻，分段线性化的优点是数值稳定，虽有非线性元件，但还是在线性范围内的求解。但如果?t取得过大，会出现“特性漂移”问题；补偿法：提供了分布求解的过程，不但能简化计算，而且节省计算时间。

24 在EMTP程序中，当系统中开关发生动作，节点连接状态发生变化，是如何处理节点导纳矩阵的？

假设节点导纳矩阵是在开关开断状态下建立起来的，当k、m节点间开关闭合时，k、m节点间的互导纳被短接；k、m节点的自导纳应相加，成为一个节点的自导纳，但应扣除k、m节点间直接被短接的互导纳；k、m节点与其它各节点间的互导纳成了k或m节点与其它各节点的互导纳，开关闭合后，网络中k、m节点合并为一个节点。若开关开断，则过程相反。

25 在暂态计算中EMTP是如何建立各类元件的初始值的？

在暂态计算中EMTP建立各类元件的初始值一般的方法有：

①电网由稳态计算开始，再进行暂态计算。首先按暂态前的网络接线，求得工频稳态解，进而获得各类元件在t=0时的初始值。

②根据节点命名及网络连接次序，按一定格式，直接投入节点电压，支路电流的数值为初始条件。

③同时使用上述①与②的方法。

26 在计算电力系统工频过电压时应该注意哪些问题？

对于带长线的工频过电压，一般要求计算的故障方式：三相对称开断、一相接地时三相对称开断、两相短路不接地时三相对称开断。有时还要计算开关据动的情况。 27 在计算输电线路操作过电压时，如何选取“步长”？

改变?t（试取?t=25

?s、50?s、100?s、200?s、

），比较不同时间间隔?t对受端

电压的影响。

28 在计算雷电过电压时，应该注意哪些问题？

由于雷击具有偶然性，仅给出平均的或严重情况下的波形与幅值是不够的。因此，需要改变进线的入射波的波形、幅值，以及改变保护设备的性能，对远区、近区雷击、以及“反击”等情况进行计算。应计算多种情况下雷击的结果。 29 如何保证GIS中快速暂态过电压（VFTO）的计算准确性？

GIS中快速暂态过电压（VFTO）的计算时考虑好：断路器合闸、隔离开关合闸、MOA的限制效果、开关并联电阻限制效果可以保证GIS中快速暂态过电压（VFTO）的计算准确性。

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