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�因�(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(chǔ)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(jī)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(rèn)識(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，使得過電壓暫態(tài)數(shù)值計(jì)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(yàn)的理論定性分析和求解析解或者經(jīng)驗(yàn)公式的定量分析，向可重復(fù)進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)的模式提升，大大增進(jìn)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(qiáng)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(jìn)行二次開發(fā)的專用軟件，其計(jì)算速度與精度已得到普遍認(rèn)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(jì)算成為為輸變電工程的設(shè)計(jì)、絕緣配合校核和故障分析服務(wù)的一個(gè)適用廣、實(shí)用性強(qiáng)、使用便利且功能強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具，過電壓暫態(tài)數(shù)值計(jì)算起到越來越重要的作用。過電壓數(shù)值計(jì)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(jì)、設(shè)備制造過程中的產(chǎn)品優(yōu)化和絕緣配合的校驗(yàn)等，而對于電力系統(tǒng)運(yùn)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(yùn)行單位的過電壓定量計(jì)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(yàn)，定性分析居多，主觀因素影響大，針對性不強(qiáng)；由于缺乏過電壓仿真計(jì)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(dá)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(jì)算軟件對技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)要求高，對于缺乏長期使用經(jīng)驗(yàn)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(jì)算實(shí)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(jì)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(jì)算軟件并熟悉使用，但模型存在問題，使得計(jì)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模基礎(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(jì)算及風(fēng)險(xiǎn)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(bǔ)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(jì)算分析工作經(jīng)驗(yàn)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(hù)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(yùn)條件計(jì)算評價(jià)、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(diǎn)問題。
全書共分為9 章，第1 章介紹過電壓暫態(tài)數(shù)值計(jì)算，包括電力系統(tǒng)過電壓、過電壓暫態(tài)計(jì)算、過電壓計(jì)算工具、過電壓暫態(tài)數(shù)值計(jì)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(hù)、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(hù)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(diǎn)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(hù)誤動(dòng)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(jì)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(yùn)條件計(jì)算評價(jià)，以及某500kV 線路臨時(shí)跳通方式下內(nèi)部過電壓計(jì)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(jì)算中的應(yīng)用，指導(dǎo)運(yùn)維檢修的實(shí)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(jì)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(shí)驗(yàn)場地和實(shí)驗(yàn)支持，對他們的貢獻(xiàn)，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(bào)告，并列入?yún)⒖嘉墨I(xiàn)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(shí)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(bào)他們的關(guān)愛和付出。
由于編者水平有限，難免有不足和錯(cuò)誤之處，懇請讀者多提寶貴建議和批評。
編著者
2021 年10 月