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過電壓分析在輸變電工程和設(shè)備設(shè)計優(yōu)化、絕緣配合校驗，以及故障分析和制定反措等方面起到越來越重要的作用，而過電壓暫態(tài)數(shù)值計算分析使得重復(fù)性的數(shù)值試驗成為可能，大大增進了對過電壓暫態(tài)發(fā)展過程的理解，在過電壓分析中扮演越來越重要的角色。
針對該基礎(chǔ)性工作在供電部門和發(fā)電廠等電力系統(tǒng)運行單位比較薄弱的現(xiàn)狀，作者采用通用過電壓分析軟件，在理論分析和合理建�；A(chǔ)上，對近年來廣東電網(wǎng)乃至南方電網(wǎng)的近三十個過電壓相關(guān)的故障仿真進行計算分析，為電網(wǎng)故障分析、反事故技術(shù)措施制定和絕緣配合校核等提供了有力的技術(shù)支持。
本書是廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院近年來開展過電壓計算分析工作經(jīng)驗的總結(jié)，共分為9章，結(jié)合有代表性的案例分析，主要涉及雷電侵入波引起的外部過電壓分析、電磁振蕩引起的內(nèi)部過電壓分析，以及絕緣配合的優(yōu)化等，也引入了連續(xù)雷擊嚴(yán)苛工況下線路側(cè)避雷器保護距離和能量吸收的校核、CVT在線路諧振條件下傳變特性、隔離開關(guān)操作引發(fā)電磁暫態(tài)過程、500kV線路高壓并聯(lián)電抗器退運條件計算評價、架空輸電線路感應(yīng)電壓和配電網(wǎng)TV低頻振蕩等近年來過電壓與絕緣配合技術(shù)領(lǐng)域新內(nèi)容。
本書以有代表性的現(xiàn)場故障案例分析作為特色，理論與實際結(jié)合緊密，圖文并茂，具有較強的實操性，是國內(nèi)介紹過電壓計算分析方面較為貼近生產(chǎn)實際的科技圖書。

過電壓的產(chǎn)生往往與雷擊、開關(guān)操作、故障或參數(shù)配合不當(dāng)?shù)仍驅(qū)е碌碾娏ο到y(tǒng)狀態(tài)變化和暫態(tài)過渡過程緊密聯(lián)系在一起，電力系統(tǒng)存在大量的電容和電感等儲能元件，增大了激發(fā)持續(xù)性電壓振蕩的概率。電力系統(tǒng)的過電壓種類繁多，其激發(fā)條件、機理原因、特性和影響因素各有不同，不同的過電壓需要我們?nèi)フJ識和辨別，才能做到事件原因分析清晰，反事故技術(shù)措施或絕緣配合的優(yōu)化做到有的放矢。
計算機技術(shù)和計算技術(shù)的發(fā)展，使得過電壓暫態(tài)數(shù)值計算分析精確描述暫態(tài)發(fā)展過程的圖像成為可能，過電壓分析也從傳統(tǒng)帶經(jīng)驗的理論定性分析和求解析解或者經(jīng)驗公式的定量分析，向可重復(fù)進行數(shù)值試驗的模式提升，大大增進了對過電壓發(fā)展過程的理解。國內(nèi)外出現(xiàn)了商業(yè)化的功能強大的軟件，如 ATP-EMTP 和PSCAD/EMTDC 等專業(yè)軟件，以及基于上述軟件內(nèi)核進行二次開發(fā)的專用軟件，其計算速度與精度已得到普遍認可，電力系統(tǒng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的過電壓暫態(tài)數(shù)值仿真計算成為為輸變電工程的設(shè)計、絕緣配合校核和故障分析服務(wù)的一個適用廣、實用性強、使用便利且功能強大的數(shù)學(xué)工具，過電壓暫態(tài)數(shù)值計算起到越來越重要的作用。過電壓數(shù)值計算，以往多用于或服務(wù)于基建和設(shè)備制造的輸變電工程的設(shè)計、設(shè)備制造過程中的產(chǎn)品優(yōu)化和絕緣配合的校驗等，而對于電力系統(tǒng)運行單位（包括供電部門和發(fā)電廠）則主要用于電網(wǎng)事故分析和反事故技術(shù)措施的制定。由于歷史的原因，電力系統(tǒng)運行單位的過電壓定量計算水平和過電壓分析手段普遍偏薄弱，電網(wǎng)和設(shè)備事故的過電壓分析及反事故技術(shù)措施制定所需的過電壓分析通常依賴技術(shù)人員的主觀經(jīng)驗，定性分析居多，主觀因素影響大，針對性不強；由于缺乏過電壓仿真計算手段，較復(fù)雜的過電壓問題則依賴高校和大型科研單位，另外，由于缺乏過電壓定量分析手段，也使得反事故技術(shù)措施和絕緣配合優(yōu)化的制定難以做到有的放矢，難以達到科學(xué)和精益化的效果，越來越不適應(yīng)電力系統(tǒng)向高電壓、大容量、復(fù)雜化的發(fā)展要求。
現(xiàn)有過電壓計算軟件對技術(shù)人員的經(jīng)驗要求高，對于缺乏長期使用經(jīng)驗的電力技術(shù)人員而言，面臨著難以準(zhǔn)確簡化設(shè)備和系統(tǒng)模型、難以考慮所有可能工況和故障類型等難題，在過電壓暫態(tài)計算實踐中，由于分析模型的搭建，電氣元件的模擬和參數(shù)的選取，以及計算條件等方面存在差別，導(dǎo)致過電壓軟件的應(yīng)用水平參差不齊，應(yīng)用深度也差別較大，常常出現(xiàn)即便有了過電壓數(shù)值計算軟件并熟悉使用，但模型存在問題，使得計算結(jié)果存在較大的差異，算不準(zhǔn)的問題一直困擾著電力系統(tǒng)的技術(shù)人員。為解決電網(wǎng)企業(yè)過電壓技術(shù)支持水平薄弱的問題，編著者在理論分析和合理建�；A(chǔ)上，采用現(xiàn)行通用過電壓分析軟件，解決廣東電網(wǎng)乃至南方電網(wǎng) 30 多起過電壓計算及風(fēng)險評估問題，豐富了事故分析手段，使事故分析工作上升到定量分析層次，填補廣東電網(wǎng)過電壓定量分析手段的空白，為電網(wǎng)故障分析、反事故技術(shù)措施制定和絕緣配合校核等提供了有力的技術(shù)支持。
本書是廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院近年來開展過電壓計算分析工作經(jīng)驗的總結(jié)，結(jié)合有代表性的案例分析，介紹了電網(wǎng)過電壓分析中基于原理性分析的建模方法和分析方法，既涉及雷電侵入波引起的外部過電壓分析、電磁振蕩引起的內(nèi)部過電壓分析，以及絕緣配合的優(yōu)化等一些傳統(tǒng)的過電壓分析案例，也引入了近年來引起關(guān)注的一些過電壓與絕緣配合領(lǐng)域新內(nèi)容，如連續(xù)雷擊嚴(yán)苛工況下線路側(cè)避雷器保護距離和能量吸收的校核、CVT 在線路諧振條件下傳變特性、隔離開關(guān)操作引發(fā)電磁暫態(tài)過程、500kV 線路高壓并聯(lián)電抗器退運條件計算評價、架空輸電線路感應(yīng)電壓和配電網(wǎng)TV 低頻振蕩等新熱點問題。
全書共分為9 章，第1 章介紹過電壓暫態(tài)數(shù)值計算，包括電力系統(tǒng)過電壓、過電壓暫態(tài)計算、過電壓計算工具、過電壓暫態(tài)數(shù)值計算流程和內(nèi)容，以及電氣元件的模擬；第2 章介紹變電站雷電侵入波過電壓分析和絕緣配合優(yōu)化，包括變電站雷電侵入波防護、110kV 線路側(cè)電流互感器雷電侵入故障分析、連續(xù)雷擊工況下線路側(cè)避雷器保護距離校核和 220kV 線路雷電侵入故障分析及絕緣配合優(yōu)化；第3 章以某500kV 線路高壓并聯(lián)電抗器中性點避雷器熱崩潰故障為例，介紹連續(xù)雷擊工況下線路側(cè)避雷器能量吸收分析校核；第4 章以某500kV 線路保護誤動作跳開線路事件為例，介紹 CVT 在線路諧振條件下傳變特性分析；第 5 章以某500kV 變電站隔離開關(guān)操作引起斷路器均壓電容爆炸事件為例，介紹開關(guān)操作引發(fā)的電磁暫態(tài)過程斷路器仿真計算；第6 章以某20kV 配電電纜聯(lián)鎖跳閘故障為例，介紹分析配電網(wǎng)弧光接地過程；第 7 章以某配電網(wǎng)電磁式電壓互感器（TV）熔絲燒毀故障為例，介紹配電網(wǎng)TV 低頻振蕩及其抑制措施的仿真分析；第8 章給出了500kV 線路高壓并聯(lián)電抗器退運條件計算評價，以及某500kV 線路臨時跳通方式下內(nèi)部過電壓計算分析；第9 章介紹了過電壓仿真在架空輸電線路感應(yīng)電壓計算中的應(yīng)用，指導(dǎo)運維檢修的實踐。
本書的內(nèi)容盡量參考和引用國內(nèi)外的規(guī)程、規(guī)范和研究成果，可供過電壓與絕緣配合專業(yè)技術(shù)人員開展過電壓計算分析參考，也可作高等院校電氣類專業(yè)的參考書。
本書由廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院編著，李謙教授級高級工程師參與或完成第1、2、3、6、7 章的編寫，周原高級工程師參與或完成第2、4、5、8章的編寫，趙曉鳳工程師參與或完成第2、8、9 章的編寫，江宇棟博士參與第2、3、6、7 章的編寫。
本書編寫得到了華中科技大學(xué)林福昌教授、李化教授，華南理工大學(xué)韓永霞副教授，廣東電網(wǎng)有限公司電力科學(xué)研究院丘映丹、宋坤宇、李歆蔚等的大力支持，廣州中光電氣科技有限公司實驗場地和實驗支持，對他們的貢獻，作者表示由衷的感謝。
本書的編寫參考和引用了清華大學(xué)、武漢大學(xué)、重慶大學(xué)等單位的大量相關(guān)論文、書籍和技術(shù)報告，并列入?yún)⒖嘉墨I中，在此深表謝意。另外，還有很多同行為本書的編寫提供了資料和意見，在此一并致以誠摯的謝意。本書歷時兩年完成，期間得到了家人的大力支持和理解，謹(jǐn)以本書的出版回報他們的關(guān)愛和付出。
由于編者水平有限，難免有不足和錯誤之處，懇請讀者多提寶貴建議和批評。
編著者
2021 年10 月

李謙，教授級高級工程師，1996年畢業(yè)于華中科技大學(xué)，現(xiàn)在廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院從事過電壓與絕緣配合、防雷接地專業(yè)的技術(shù)工作，南方電網(wǎng)公司高級技術(shù)專家，第二、三屆電力行業(yè)過電壓與絕緣配合標(biāo)準(zhǔn)化委員會委員和屆能源行業(yè)接地技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會副主任委員，共獲得國家科技進步二等獎1項，省部級科技進步二等獎3項、三等獎4項；獲授權(quán)發(fā)明專利15件，實用新型專利13件；編制國家標(biāo)準(zhǔn)1個、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)6個；著有專著5部，其中獨著2部，作者2部，第二作者1部；作為作者累計在國內(nèi)外專業(yè)期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文78篇。,2012年碩士畢業(yè)于重慶大學(xué)，2012年至今在廣東電網(wǎng)電力科學(xué)院從事過電壓仿真計算、過電壓監(jiān)測、避雷器試驗檢測相關(guān)工作，發(fā)表過電壓監(jiān)測及仿真相關(guān)論文20余篇，獲授權(quán)發(fā)明專利10余件。,2016年畢業(yè)于華南理工大學(xué)，現(xiàn)在廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院從事過電壓與絕緣配合、變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與評價的技術(shù)工作。作為作者，發(fā)表論文10篇，其中SCI期刊1篇、EI收錄5篇、核心期刊1篇；參編電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項、團體標(biāo)準(zhǔn)3項；獲授權(quán)發(fā)明專利3件。周原，高級工程師，2012年碩士畢業(yè)于重慶大學(xué)，2012年至今在廣東電網(wǎng)電力科學(xué)院從事過電壓仿真計算、過電壓監(jiān)測、避雷器試驗檢測相關(guān)工作，發(fā)表過電壓監(jiān)測及仿真相關(guān)論文20余篇，獲授權(quán)發(fā)明專利10余件。趙曉鳳，工程師，2016年畢業(yè)于華南理工大學(xué)，現(xiàn)在廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院從事過電壓與絕緣配合、變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與評價的技術(shù)工作。作為作者，發(fā)表論文10篇，其中SCI期刊1篇、EI收錄5篇、核心期刊1篇；參編電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項、團體標(biāo)準(zhǔn)3項；獲授權(quán)發(fā)明專利3件。

前言
第1 章過電壓暫態(tài)數(shù)值計算·
1.1 電力系統(tǒng)過電壓
1.2 過電壓暫態(tài)計算····
1.3 過電壓計算工具·······
1.4 過電壓暫態(tài)數(shù)值計算流程和內(nèi)容········
1.5 電氣元件模擬··
1.6 本章小結(jié)··········
第2 章變電站雷電侵入波過電壓分析和絕緣配合優(yōu)化···········
2.1 變電站雷電侵入波防護···9
2.2 某110kV 線路側(cè)斷路器B 相電流互感器雷電侵入故障分析·····················52
2.3 連續(xù)雷擊工況下線路側(cè)避雷器保護距離校核···········
2.4 某220kV 線路雷電侵入故障分析及絕緣配合優(yōu)化·
2.5 本章小結(jié)············
第3 章連續(xù)雷擊工況下線路側(cè)避雷器能量吸收分析校核·········
3.1 連續(xù)雷擊侵入波對變電站設(shè)備的影響··········
3.2 某500kV 線路高壓并聯(lián)電抗器中性點避雷器熱崩潰故障·························96
3.3 仿真建模·······
3.4 計算結(jié)果分析·
3.5 高壓并聯(lián)電抗器中性點避雷器故障原因分析············
3.6 本章小結(jié)······················································
第4 章電容式電壓互感器傳變特性變化引起保護誤動作分析·····························132
4.1 輸電線路電磁振蕩過程················································································132
4.2 某500kV 線路保護誤動作跳開線路事件···················································133
4.3 仿真建模和計算結(jié)果分析············································································135
4.4 CVT 在線路諧振條件下傳變特性分析·······················································154
4.5 本章小結(jié)········································································································162
第5 章開關(guān)操作引發(fā)的振蕩過程導(dǎo)致設(shè)備故障分析·············································164
5.1 開關(guān)操作引發(fā)的電磁暫態(tài)過程····································································164
5.2 某500kV 變電站隔離開關(guān)操作引起斷路器均壓電容爆炸事件················164
5.3 仿真建模和計算結(jié)果分析············································································165
5.4 本章小結(jié)········································································································179
第6 章配電網(wǎng)弧光接地造成電纜聯(lián)鎖跳閘故障分析·············································181
6.1 配電網(wǎng)弧光接地過程····················································································181
6.2 某20kV 配電網(wǎng)弧光接地過程電纜聯(lián)鎖跳閘故障·····································181
6.3 仿真建模和計算結(jié)果分析············································································185
6.4 本章小結(jié)········································································································192
第7 章配電網(wǎng)電磁式電壓互感器低頻振蕩分析·····················································193
7.1 配電網(wǎng)電磁式電壓互感器低頻振蕩····························································193
7.2 某20kV 配電網(wǎng)TV 低頻振蕩引起TV 熔絲燒毀故障·······························196
7.3 建模和計算結(jié)果分析····················································································200
7.4 配電網(wǎng)TV 低頻振蕩抑制措施仿真分析·····················································212
7.5 本章小結(jié)········································································································220
第8 章高壓并聯(lián)電抗器相關(guān)的線路過電壓和潛供電流計算分析·························222
8.1 高壓并聯(lián)電抗器····························································································222
8.2 500kV 線路高壓并聯(lián)電抗器退運條件計算評價········································222
8.3 某500kV 線路臨時跳通方式下內(nèi)部過電壓計算分析·······························238
8.4 本章小結(jié)········································································································245
第9 章架空輸電線路感應(yīng)電壓仿真計算分析·························································247
9.1 輸電線路感應(yīng)電壓························································································247
9.2 仿真計算建模································································································249
9.3 仿真計算結(jié)果及分析····················································································259
9.4 本章小結(jié)········································································································261
參考文獻·························································································································262

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