超高壓電網(wǎng)內(nèi)部過電壓分析1

1、P 1 超高壓電網(wǎng)內(nèi)部過電壓分析P 2概 述 超電壓電網(wǎng): 300800kV 330kV （70年代中） ； 500kV （80年代初）； 750kV （2006年）。 特高壓電網(wǎng): 1000kV ； 800kV 。 隨著系統(tǒng)額定電壓提高 電氣設(shè)備絕緣裕度下降 1) 從經(jīng)濟(jì)方面考慮 ； 2）從設(shè)備制造方面考慮。 因此，超高壓電網(wǎng)應(yīng)更加重視抑制過電壓水平。 P 3 表1 各電壓等級(jí)電網(wǎng)工頻過電壓倍數(shù)與持續(xù)時(shí)間 表2 各電壓等級(jí)電網(wǎng)操作過電壓倍數(shù)電壓等級(jí)1066kV110/220kV330kV500kV750kV1000kV電壓倍數(shù)（ p.u. ）2.51.31.41.31.41.31.41.31

2、.4持續(xù)時(shí)間2h0.20.5s0.1s0.1s0.1s0.1s電壓等級(jí)1066kV110/220kV330kV500kV750kV1000kV操作過電壓（ p.u. ）4.03.02.22.01.81.6(1.7)3P 4 過電壓在電力系統(tǒng)中,由于雷電、系統(tǒng)中電磁能量的轉(zhuǎn)換而 產(chǎn)生的電壓升高，其值超過了系統(tǒng)的最高工頻運(yùn)行 電壓。 電力系統(tǒng)過電壓分兩大類： 1、雷電過電壓由于大氣中雷電引起的電力系統(tǒng)電壓升高； 2、內(nèi)部過電壓由于系統(tǒng)故障或操作引起的電力系統(tǒng)電壓升高。 電力系統(tǒng)過電壓是決定電網(wǎng)電氣設(shè)備絕緣水平的依據(jù)。P 5 超高壓電網(wǎng)內(nèi)部過電壓分兩大部分研究?jī)?nèi)容: 1、超高壓電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)電壓分析：

3、長(zhǎng)線路電容效應(yīng) 決定操作過電壓幅值 工頻電壓升高 決定避雷器的工作條件 不對(duì)稱接地引起的電壓升高 持續(xù)時(shí)間長(zhǎng) 對(duì)絕緣有影響 諧振過電壓 應(yīng)采取措施消除諧振 接在超高壓電網(wǎng)母線上 并聯(lián)電抗器 接在變壓器的低壓側(cè) 潛供電流 (由超高壓電網(wǎng)故障切除的操作方式引起的) 、恢復(fù)電壓P 6 2、超高壓電網(wǎng)的暫態(tài)電壓分析： 合空載線路過電壓 合空載變壓器過電壓 操作過電壓 解列過電壓 快速暫態(tài)過電壓 內(nèi)部過電壓分析方法： 1）解析計(jì)算 計(jì)算復(fù)雜、困難 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 長(zhǎng)線路、多結(jié)點(diǎn) 不對(duì)稱 非線性元件 電網(wǎng)損耗電阻 優(yōu)點(diǎn)： 物理概念清晰 P 7 2）數(shù)值計(jì)算 適用于復(fù)雜電力系統(tǒng)的電磁計(jì)算 仿真計(jì)算平臺(tái) - E

4、MTP、ATP 參考文獻(xiàn)： 超高壓電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)電壓計(jì)算 內(nèi)部過電壓基礎(chǔ) 電力系統(tǒng)過電壓 特高壓電網(wǎng) 期刊：高電壓技術(shù)、電網(wǎng)技術(shù) 等 P 8第一章 超高壓電網(wǎng)輸電的基本特性 遠(yuǎn)距離 能源中心 負(fù)荷中心 大容量 線路輸送的自然功率 Ue P0 P 一定： Ue 500kV線路 系統(tǒng)主網(wǎng)架 當(dāng)系統(tǒng)輸送容量翻兩番時(shí)，應(yīng)考慮上新的電壓等級(jí)。 20eCUPZ2ii RP 9 1.1 輸電線路兩端電壓與傳輸功率的關(guān)系 圖1-1 輸電線路簡(jiǎn)化等值電路圖 線路首、末端電壓的關(guān)系及線路電壓降的表達(dá)式，如下各式： 12UURjXI12222mUUURjXIPjQRjXUUjU P 10 式中： 高電壓線路： RX ，

5、若 R 0 ： 當(dāng)忽略線路電阻分量時(shí)，滿足UU1時(shí)： Um表示U1與U2的數(shù)值差，它取決于負(fù)荷的無功功率Q2 ； U表示U1超前U2的角度大小，它取決于負(fù)荷的有功功率P2。 222UXQRPUm222URQXPU22UXQUm22UXPUP 11 有功功率由發(fā)電機(jī)供給。 無功功率： 容性無功稱作無功功率源 電容器組、調(diào)相機(jī)、發(fā)電機(jī) 感性無功稱作無功負(fù)荷 欠勵(lì)磁的同步電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、感性 靜態(tài)負(fù)荷、輸電線路的感抗、變壓器、 交流與直流轉(zhuǎn)換器、并聯(lián)電抗器P 12 1.2 長(zhǎng)線方程的穩(wěn)態(tài)解 輸電線路呈現(xiàn)分布參數(shù)特性 圖1-2 長(zhǎng)線的分布參數(shù)等值電路 線路X點(diǎn)的電壓與電流方程： xshzIxchUUc

6、x22xshzUxchIIcx22P 13 式中： -傳播系數(shù) 行波的衰減常數(shù)； 行波的相位移常數(shù) 。 無損耗線路： R0=0 G0=0 =0 行波的波長(zhǎng)： （行波的相位相差為2的兩點(diǎn)間距離） 0000Rj LGj Cj 00L C00cLZC0000221L CfL C0000CRj LZGj C線路波阻抗P 14 波速： 架空線路： 線路的電氣長(zhǎng)度： -全波長(zhǎng)線路 -1/4波長(zhǎng)線路 001fL C 3 510 km/s 00.06 /km6000kml2l2lP 15 長(zhǎng)線方程的矩陣形式： 式中： 且滿足 當(dāng) 時(shí)，可得線路首、末端的電壓與電流關(guān)系： 22IUACBAIUxxxxxxxChA

7、XxShZBCXCXZxShC12XXXCBA2211IUACBAIUllllxlP 16 無損耗線路 R0=0 、G0=0，則 無損耗輸電線路的穩(wěn)態(tài)方程解為： jCLj0000CLZCxchrxcosxjshrxsinxIjZxUUCXsincos22xZUjxIICXsincos22P 17 1.3 輸電線路的自然功率 設(shè)輸電線路末端帶負(fù)載 Z2 ,則有 距線路末端x處的電壓、電流為： 222IZU2222cossincossincXCZUUxjZIxUxjxZ2222cossincossinXCCUZIIxjxIjxZZ圖1-3 長(zhǎng)線路接負(fù)載電路P 18 若Z2 = ZC ： 這時(shí)負(fù)荷阻抗所消耗的功率： -自然功率 線路首、末端的電壓與電流為： U1與U2的相角差： 22cossinj xXUUxjxU e22cossinj xXIIjxI e222202CUUSPZZljeII21ljeUU21 lP 19