特高压输电线路过电压的计算分析

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1、山东大学硕士学位论文1．1引言第1章绪论中国电网是伴随着电力工业的发展而不断扩展的，目前东北、华北、华东、华中、西北和南方电网均已形成500kV主干网架，西电东送、南北互供、全国联网的格局正在形成【11。我国用电负荷与发电能源分布很不均衡，东部地区负荷多而能源少，西北西南地区能源多而负荷少。在能源中心建立大火电、水电基地，远距离、大容量将电能输送到负荷中心是解决该矛盾的较好途径。这就需要建立全国能源传输通道，进行“西电东送、南北互供、全国联网"，在全国范围内实现能源优化配置。远距离、’大容量输电的需求带动

2、了特高压输电技术的研究。由于西电东送和南北互供等大容量、远距离送电的要求，内部过电压及潜供电流问题在我国显得更加突出。电力系统的内部过电压指由于电力系统故障和／或开关操作而引起的电网中电磁能量的转化，从而造成瞬时或持续时间较长的高于电网额定允许电压并对电气装置可能造成威胁的电压升高。内部过电压是电力系统中的一种电磁暂态现象。内部过电压分为操作过电压和瞬时过电压两大类。操作过电压是由断路器及刀闸操作和系统故障引起的暂态过度过程既包括断路器的正常操作，也包括各种分闸的故障及其清除过程引起的过电压。操作过电压具

3、有幅值高、存在高频振荡、阻尼较强以及持续时间短等特点。其对电器设备绝缘和保护装置的影响主要取决于其幅值、波形和持续时间。操作过电压的波头陡度一般低于雷电过电压。暂时过电压分为工频过电压和谐振过电压。电力系统中由于出现串、并联谐振而产生的过电压称为谐振过电压，电力系统中的电感，包括线性电感、非线性电感和周期性变化的电感，当系统发生故障或操作时，这些电感可能与串联或并联的电容产生谐振从而引发谐振过电压。工频过电压的频率为工频或接近工频，工频过电压产生的主要原因包括空载长线路的电容效应、不对称接地故障引起的正常

4、相电压升高、负荷突变等，它和系统结构、容量、参数及运行方式有关。一般工频过电压幅值不高，但持续时间较长。工频过电压在特高压系统中有重要影山东大学硕士学位论文响：①它的大小直接影响操作过电压的幅值；②它是决定避雷器额定电压的重要依据，进而影响系统的过电压保护水平；⑨可能危及设备及系统的安全运行。本文主要讨论工频过电压及其抑制措施。潜供电流是单相重合闸过程中产生的一种电磁暂态现象。在特高压系统中普遍采用单向自动重合闸消除单相瞬时性故障，当线路由于雷击闪络等原因发生单相瞬时接地，故障相线路两侧断路器分闸后，由于

5、健全相与故障相的电容和互感耦合，弧道中仍然流过一定的感应电流，称为潜供电流。潜供电流是影响单相重合闸成功率的重要因素。330kV及以上等级的系统电压高、线路长、输送容量大，使得潜供电弧持续燃烧时间较长，有时甚至不能自熄，造成重合闸失败，因此需要采取措施限制潜供电流及其恢复电压。中国目前尚无特高压过电压的标准，在反复计算和比较，并吸取其他国家的经验，特高压内部过电压限值暂取下列值：(1)工频过电压：限制在1．3p．u．以下，在个别情况下线路侧可短时(持续时间不大于O．3s)允许在1．4p．U．以下；(2)相

6、对地统计操作过电压：对于变电站、开关站设备应限制在1．6p．U．以下。对于长线路的线路杆塔部分限制在1．7p．U．以下。(3)相间统计操作过电压：对于变电站、开关站设备应限制在2．6p．u．以下。对于长线路的线路杆塔部分限制在2．8p．U．以下。其中：1．Op．u．；掣kv表1．1各国特高压系统过电压水平国别前苏联日本意大利最高工作电压(kV)120011001050工频过电压(p．u．)1．41．35操作过电压(p．u．)1．6～1．81．6～1．71．7从表1-1中可以看出我国的过电压限制目标与其他国

7、家基本相当，考虑到我国单段特高压输电距离可能较长以及高海拔影响，若能合理地将我国的特高压过电压限制在这个水平内，将有利于特高压系统的建设，提高特高压的可靠性。2山东大学硕士学位论文1．2国内外研究水平和发展趋势从六十年代中期开始，随着电力系统的不断发展，为了适应大容量远距离输电的需要，前苏联(俄罗斯)、美国、意大利、日本等国相继进行特高压输电技术的开发研究。这些国家的研究计划和试验项目中均包括了系统内部过电压与绝缘配合，并且取得了很多有价值的研究成果。对于特高压输电系统，工频过电压显得尤为重要。这是因为特

8、高压输电线路担负远距离输电任务，随着输送距离的增长，线路的充电功率相当可观，工频电压升高相对较大，持续时间较长的工频电压升高对于决定特高压系统电气设备的绝缘水平将起重要的作用。由于并联电抗器的电感能补偿线路的对地电容、减小流经线路的电容电流，削弱了电容效应，所以采用并联电抗器是限制特高压输电线工频过电压最主要的手段。根据系统情况，适当的选择电抗器的容量及不同的安装位置，不但可以降低线路的充电功率，也可以有效的将工频电压升高限制