2023年全國(guó)碩士研究生考試考研英語(yǔ)一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁(yè)
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1、第4章 電氣工程基礎(chǔ),4.9 過(guò)電壓及絕緣配合,知識(shí)點(diǎn):1、了解電力系統(tǒng)過(guò)電壓的種類(lèi)2、了解雷電過(guò)電壓特性3、了解接地和接地電阻、接觸電壓和跨步電壓的基本概念4、了解氧化鋅避雷器的基本特性5、了解避雷針、避雷線(xiàn)保護(hù)范圍的確定,4.9 過(guò)電壓及絕緣配合,4.9.1 電力系統(tǒng)過(guò)電壓的種類(lèi) 過(guò)電壓: 在電氣設(shè)備或線(xiàn)路上出現(xiàn)的超過(guò)正常工作要求并對(duì)其絕緣構(gòu)成威脅的電壓。 外部過(guò)電壓:由于直接雷擊或雷電感應(yīng)而引起的電壓升高。也稱(chēng)為大

2、氣過(guò)電壓或雷電過(guò)電壓。 內(nèi)部過(guò)電壓:由于系統(tǒng)的操作、故障和某些不正常運(yùn)行狀態(tài),使系統(tǒng)電磁能量發(fā)生轉(zhuǎn)換或傳遞引起的過(guò)電壓。額定相電壓的3~4倍,,◆ 電力系統(tǒng)過(guò)電壓的產(chǎn)生根源 ● 雷電放電 ——雷電過(guò)電壓(大氣過(guò)電壓)   ● 開(kāi)關(guān)操作       ●  故 障 ● 諧

3、 振 ——諧振過(guò)電壓 ◆ 電力系統(tǒng)過(guò)電壓的分類(lèi),,內(nèi)部過(guò)電壓,,操作過(guò)電壓,,,工頻過(guò)電壓空載長(zhǎng)線(xiàn)的電容效應(yīng)接地故障引起的工頻電壓升高諧振過(guò)電壓 分為:線(xiàn)性諧振、非線(xiàn)性諧振(鐵磁諧振)、參數(shù)諧振(發(fā)電機(jī)電感周期變化) 最常見(jiàn):鐵磁諧振,避雷器無(wú)法限制 改用電容式電壓互感器,加裝電容器,,a1、a3為穩(wěn)定工作點(diǎn),a2不穩(wěn)定,操作過(guò)電壓 特點(diǎn):幅值高、等效頻率高、持續(xù)

4、時(shí)間短 與斷路器性能關(guān)系很大間歇電弧接地過(guò)電壓: 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中空載線(xiàn)路合閘過(guò)電壓:采用有合閘電阻的斷路器切除空載線(xiàn)路過(guò)電壓切除空載變壓器過(guò)電壓GIS中的快速暫態(tài)過(guò)電壓 特點(diǎn):很陡的波前 電壓波形中有頻率很高的分量,1 R 2 1

5、 2 R,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,4.9.2 雷電過(guò)電壓特性,1 雷電的特性參數(shù)雷暴日與雷暴小時(shí) 少(≤15)、中(15~40),多(40~90),強(qiáng)烈(>90)地面落雷密度:次/年·km2年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N:,雷電流幅值雷電流的極性與波形

6、 75%~90%負(fù)極性 推薦:波前 2.6μs,波長(zhǎng)50μs 波頭陡度,2 雷電過(guò)電壓種類(lèi)及防護(hù)措施雷電過(guò)電壓的分類(lèi) 直擊雷過(guò)電壓:雷直接擊中電氣設(shè)備、線(xiàn)路或建筑物時(shí),強(qiáng)大的雷電流通過(guò)其流入大地,在被擊物上產(chǎn)生較高的電位降 措施:將雷電接閃并泄放大地(避雷針/避雷線(xiàn)) 避雷針:保護(hù)建筑物和發(fā)電廠及變電所 避雷線(xiàn):保護(hù)輸電線(xiàn)路,感應(yīng)雷過(guò)電壓:靜電

7、感應(yīng):雷云中所帶電荷迅速消失,導(dǎo)線(xiàn)上的感應(yīng)電荷就會(huì)失去束縛而成為自由電子,并以光速向?qū)Ь€(xiàn)兩端急速涌去電磁感應(yīng):雷電流有極大的幅值與陡度,在其周?chē)纬蓮?qiáng)大的變化電磁場(chǎng),使其中的導(dǎo)體感應(yīng)出極大的電動(dòng)勢(shì) 措施:將金屬體連通并接地侵入雷過(guò)電壓:雷電波沿線(xiàn)路、金屬管道等侵入變配電所或建筑物 措施:保護(hù)間隙,避雷器,4.9.3 接地和接地電阻、接觸電壓和跨步電壓的基本概念 接地: 電氣設(shè)備的某部分與大地之間作良好的電氣連接工作接地:達(dá)到

8、正常工作的要求保護(hù)接地:為保護(hù)人身安全防止間接觸電接地體與接地線(xiàn)【例4-26】接地電阻:散流電阻加接地體和接地線(xiàn)本身的電阻,接地電壓: 人站在地面上接觸電氣設(shè)備所承受的電位差跨步電壓:在接地故障點(diǎn)附件行走,人的雙腳之間所呈現(xiàn)的電位差 與離接地點(diǎn)的遠(yuǎn)近及跨步的長(zhǎng)短有關(guān) 圖4-110,,保護(hù)間隙與避雷器 保護(hù)間隙 管式避雷器(排氣式避雷器

9、) 閥式避雷器 普通閥式避雷器 磁吹閥式避雷器 金屬氧化物避雷器(MOA) 各種避雷器的主要應(yīng)用場(chǎng)合 1. 保護(hù)間隙和管式避雷器(排氣式避雷器)主要用于配電系統(tǒng)、 線(xiàn)路和發(fā)、變電所進(jìn)線(xiàn)段的保護(hù)。 2. 閥式避雷器和金屬氧化物避雷器用于變電所和發(fā)電廠內(nèi)電氣設(shè)備的保

10、護(hù)。近年來(lái)在輸電線(xiàn)路上亦有選擇性地裝用。,,,,避雷器,4.9.4 氧化鋅避雷器的基本特性 1.作用原理:非線(xiàn)性系數(shù)很小的氧化鋅電阻片組裝而成,2、基本特點(diǎn)20世紀(jì)70年代初期出現(xiàn),是一種具有良好非線(xiàn)性性能的閥式避雷器。其閥片主要成分是氧化鋅。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)間隙、體積小、重量輕動(dòng)作響應(yīng)快,保護(hù)性能好通流容量大無(wú)續(xù)流:在殘壓相同的情況下,工頻續(xù)流非常小,因此可無(wú)間隙耐污穢性能好,3、有關(guān)技術(shù)參數(shù)額定電壓:系統(tǒng)短時(shí)工頻過(guò)電壓

11、最大持續(xù)運(yùn)行電壓參考電壓:工頻參考電壓,直流參考電壓(1mA)殘壓壓比:通過(guò)大電流時(shí)的殘壓與通過(guò)1mA直流電流時(shí)電壓之比。越小,保護(hù)性能越好。1.6~2.0,【例4-27】 【例4-28】,4.9.5 避雷針、避雷線(xiàn)保護(hù)范圍的確定1、避雷針:引雷作用一般采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅鋼管 保護(hù)范圍的確定: IEC的“滾球法”,表4-7單支避雷針的保護(hù)范圍確定,當(dāng)避雷針高度小于hr 時(shí) 作平行線(xiàn)以針尖為圓心作弧線(xiàn)以交點(diǎn)為圓心作

12、弧線(xiàn),與地面相切hx高度水平保護(hù)范圍:地面保護(hù)半徑當(dāng)避雷針高度大于hr 時(shí) 取h = hr,2、避雷線(xiàn):截面小于35mm2的鍍鋅鋼絞線(xiàn),又稱(chēng)架空地線(xiàn)當(dāng)避雷線(xiàn)高度大于2hr 時(shí),無(wú)保護(hù)范圍當(dāng)避雷線(xiàn)高度小于2hr 時(shí), 作平行線(xiàn)以避雷線(xiàn)為圓心作弧線(xiàn)以交點(diǎn)為圓心作弧線(xiàn),與地面相切hr <h<2hr時(shí),保護(hù)范圍的最高點(diǎn)在hx高度的保護(hù)寬度,41.3 輸電線(xiàn)路的防雷保護(hù)1、感應(yīng)雷電過(guò)電壓

13、 雷擊附近地面時(shí),導(dǎo)線(xiàn)上產(chǎn)生的感應(yīng)過(guò)電壓 s>65m,最大值300~400kV2、雷擊導(dǎo)線(xiàn) 架設(shè)避雷線(xiàn),考慮繞擊率,3、雷擊塔頂 桿塔分流系數(shù) 逆閃-反擊 線(xiàn)路的耐雷水平 降低桿塔的沖擊接地電阻 提高導(dǎo)線(xiàn)與架空地線(xiàn)的耦合系數(shù),4、雷擊避雷線(xiàn)檔距中央 規(guī)程給出檔距中央導(dǎo)線(xiàn)和避雷線(xiàn)間的空氣距離5、雷擊跳閘率 建弧率41.

14、4 發(fā)電廠和變電所的防雷保護(hù)1、直擊雷保護(hù) 采用避雷針,避雷針與保護(hù)設(shè)備的空中和地下距離應(yīng)滿(mǎn)足要求,2、變電所的進(jìn)線(xiàn)段保護(hù) 靠近變電所的1~2公里 降低進(jìn)入變電所的雷電流幅值和陡度3、避雷器的保護(hù)作用 避雷器安裝于母線(xiàn)處 與被保護(hù)設(shè)備間,4、變電所防雷的幾個(gè)具體問(wèn)題 三繞組變壓器的防雷保護(hù) 低壓繞組開(kāi)路時(shí)的保護(hù)自耦變壓器的防雷保護(hù)

15、 高、中端開(kāi)路時(shí)的保護(hù) 高中繞組變比很小的情況 變壓器中性點(diǎn)保護(hù) 110kV,220kV中性點(diǎn)不接地情況 采用GIS時(shí)的防雷特點(diǎn) 有利:波阻抗小,保護(hù)距離小 不利:伏-秒特性平坦,5、旋轉(zhuǎn)電機(jī)防雷的特點(diǎn) 裝避雷器和電容器,直配電機(jī)加進(jìn)線(xiàn)保護(hù)段 【例41-1】 【例41-2】 【例41-3】,第42章 電力系統(tǒng)絕緣配合,43

16、.1 絕緣配合的原則 保護(hù)裝置的特性與被保護(hù)設(shè)備絕緣水平之間的配合 220kV及以下:主要由雷電過(guò)電壓 330kV及以上:操作過(guò)電壓 污穢地區(qū):防污閃,最高運(yùn)行電壓 注意區(qū)分設(shè)備的外絕緣和內(nèi)絕緣43.2 絕緣配合的方法慣用法統(tǒng)計(jì)法簡(jiǎn)化統(tǒng)計(jì)法,43.3 電氣設(shè)備絕緣水平的確定 對(duì)220kV及以下的電氣設(shè)備:雷電沖擊耐受電壓和1min工頻耐受電壓

17、330kV及以上的超高壓電氣設(shè)備:雷電沖擊耐受電壓和操作沖擊耐受電壓,43.4 架空線(xiàn)路絕緣水平的確定1、絕緣子片數(shù)的確定 按機(jī)械負(fù)荷和環(huán)境條件選定絕緣子型式,確定片數(shù)的條件: (1)工作電壓下不發(fā)生污閃 (2)操作電壓下不發(fā)生濕閃 (3)保證線(xiàn)路耐雷水平滿(mǎn)足規(guī)定要求2、空氣間隙的確定:注意計(jì)算風(fēng)速 工作電壓:最大風(fēng)速,25~35/s 操作過(guò)電壓:最大風(fēng)速的50% 雷電過(guò)電壓:按風(fēng)速為10

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