电力系统内部过电压毕业设计1

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1、工频过电压分析及其仿真课程名称：高电压技术任课教师：高金兰所在学院：信息技术学院专业：电气工程及其自动化班　　级：电气8班学生姓名：刘昌明学　号：20084073804中国·大庆2011年12月摘要工频过电压是造成电网内高电压设备损坏的重要原因之一，它伴随着电网的正常操作过程、故障过程而生。如果在电网建设初期不认真分析、计算这类过电压，采取相应防护措施，特别是500kV电压等级的高压设备，由于对地电容电流较大，过电压水平会更高，那么在以后设备运行过程中就心中无数，可能造成设备损坏，带来极大的经济损失。由于过电压的水平不仅与具体的电网环境有关，而且与投切对象及装设的

2、相关设备有关，所以，具体到每一实际工程，都必须进行过电压的计算，了解过压情况，以便采取防护措施，指导生产运行和科学试验，防止过电压损坏设备。关键词：高电压、工频过电压、电磁暂态分析目录1工频过电压的理论分析-1-1.1输电线路的工频过电压-1-1.2空载长线路的电容效应及系统阻抗对工频过电压的影响-1-1.3不对称短路引起的工频电压升高-2-1.4线路甩负荷效应-3-2输电线路工频过电压仿真分析-4-2.1单端电源与带有并联电抗器补偿的长线相连-4-2.2双端电源与带有并联电抗器补偿的长线相连-6-2.3双端电源供电且线路首末两端及中间均并联有电抗器-9-3线路不

3、接并联电抗器仿真数据-11-3.1仅线路首端接并联电抗器-11-3.2仅线路末端接并联电抗器-11-3.4线路首末两端及开关站处均并联电抗器-12-4结论-13-参考文献-14--12-1工频过电压的理论分析内部过电压是电力系统中的一种电磁暂态现象，它可分为暂时过电压和操作过电压两大类。在故障和/或操作时，瞬时发生的过渡过程过电压称为操作过电压，其持续时间一般在几十毫秒之内。在暂态过渡过程结束以后出现持续时间大于0.1秒至数秒甚至数小时的持续性过电压称为暂时过电压，暂时过电压又可分为工频过电压和谐振过电压。220kv及以下系统中，内部过电压是由系统本身绝缘来承担的

4、。有必要对输电线工频过电压的产生，影响及其相应的限制措施进行深入的研究。1.1输电线路的工频过电压工频过电压产生的原因包括空载长线的电容效应，不对称接地故障引起的正常相电压的升高，甩负荷等，它与系统的结构、容量、参数及运行方式有关，其频率等于或接近于工频。1.1.1均匀长输电线的分布参数模型描述输电线路波过程的微分方程式如下：（1-1）则根据边界条件可以求解得沿线电压表达式如下：=（1-2）对于三相输电线路，由于导线彼此间存在着电磁耦合联系，在电磁暂态计算中，往往用等值阻抗和电流源来等效其分布参数模型。1.2空载长线路的电容效应及系统阻抗对工频过电压的影响如果输电

5、线路突然从负荷侧断开，那么线路就进入了开路状态。此时线路上，特别是其末端上，会出现较高的电压升高；在系统并车前，先从电源侧投入线路时，也会导致同样的情况，这些过电压就是由空载线路的电容效应引起的。求解该复合二端口网络得：=（1-3）由空载线路边界条件=0，联合（1-2）（1-3）式，可得沿线电压的表达式：-12-（1-4）=cos=（1-5）显然，当x=0，即线路末端时的工频过电压最高。电源电抗相当于增加了线路长度，使谐振点提前了。1.3不对称短路引起的工频电压升高不对称短路是输电线路最常见的故障形式，短路电流中的零序分量会使健全相上出现工频电压升高（常称为不对称

6、效应）。系统中的不对称短路故障，以单相接地故障最为常见，且引起的工频电压升高也最为严重。下面就以单相接地故障为例，分析不对称短路故障引起的工频电压升高。设系统中A相M处发生单相接地故障，如图1所示：XMNCBA图1单行接地故障图其边界条件为：=0，==0，所以有：++=0(1-6)++=++（1-7）由式（1－7）可得：==；(1-8)又有—=，0—=，0—=（1-9）由上面几式联立求解便可得出健全相电压：（1-10）-12-=－j（1-11）1.4线路甩负荷效应当输电线路重负荷运行时，由于某种原因线路末端断路器突然跳闸甩掉负荷，也是造成工频电压升高的原因之一，通

7、常称为甩负荷效应。此时，影响工频过电压的因素主要有四个：1.甩负荷前线路输送的潮流，特别是向线路输送无功潮流的大小，它决定了电源电动势E的大小。一般来讲，甩负荷前，若线路上输送相当大的有功及感性无功功率，电源电势必然高于母线电压。甩负荷后发电机的磁链不能突变，可简单认为电源暂态电动势在短暂时间内维持原来数值，向线路输送功率越大，电源的暂态电动势也越高，计算工频电压所用等值电势越大，工频过电压也就越高。2．电源的容量，其决定了电源的等值阻抗，电源容量越小，等值阻抗就越大，可能出现的工频过电压也就越高。3.线路长度，线路越长，充电的容性无功就越大，工频过电压就越高。4

8、.发电机组