特高壓輸電線路過(guò)電壓的分析報(bào)告

1、高電壓技術(shù)特高壓輸電線路過(guò)電壓的分析與研究12 / 22目錄、?. 、.前言第一章：特高壓輸電技術(shù)的發(fā)展第二章：特高壓輸電系統(tǒng)的分類第三章：特高壓輸電線路的分析第四章：參考文獻(xiàn)、兒 、4前言特高壓電網(wǎng)指1000千伏的交流或+800千伏的直流電網(wǎng)。特高壓電網(wǎng)形成和發(fā)展的基本條件是用電負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)以及大容量、 特大容量電廠的建設(shè)和發(fā)展， 其突出特點(diǎn)是大容量、 遠(yuǎn)距離輸電 . 用電負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)以及大容量、 特大容量電廠的建設(shè)和發(fā)展呼喚特高壓電網(wǎng)的發(fā)展建設(shè)。那么，在世界范圍內(nèi)，雖然特高壓輸變電技術(shù)的儲(chǔ)備是足夠的，但取得的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)是初步的，還存在風(fēng)險(xiǎn)和困難，有些技術(shù)問(wèn)題還需要進(jìn)行深入的研究， 同時(shí)累

2、積運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 特高壓交流輸電線路具有輸送容量大、輸電損耗低、節(jié)約線路走廊等優(yōu)點(diǎn)，特高壓電網(wǎng)的建設(shè)可很好地解決超高壓線路輸送能力不足、 損耗大、 經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)線路走廊緊張以及超高壓系統(tǒng)短路容超標(biāo)等問(wèn)題， 在發(fā)電中心向負(fù)荷中心遠(yuǎn)距離大規(guī)模輸電、超高壓電網(wǎng)互聯(lián)等情況下具有明顯的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境優(yōu)勢(shì)，是我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的方向。隨著我國(guó)電力需求的快速增長(zhǎng)， 建設(shè)特高壓電網(wǎng)已成為解決電網(wǎng)發(fā)展需求的必然選擇。 為了特高壓輸電工程的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)性， 限制特高壓系統(tǒng)的過(guò)電壓水平和合理選擇絕緣水平是特高壓輸電工程建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)課題之一。第一章 特高壓輸電技術(shù)的發(fā)展一、國(guó)際特高壓輸電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀(1) 美國(guó)的特高壓技術(shù)研

3、究美國(guó)在AEP和通用電力公司等于1974年開(kāi)始在皮茨菲爾德的特高壓輸電技BPA術(shù)研究試驗(yàn)站進(jìn)行了可聽(tīng)噪聲、無(wú)線電干擾、電暈損失和其他環(huán)境效應(yīng)的實(shí)測(cè)。美國(guó)邦納維爾電力公司從1976 年開(kāi)始在萊昂斯試驗(yàn)場(chǎng)和莫洛機(jī)械試驗(yàn)線段上進(jìn)行特高壓輸電線路機(jī)械結(jié)構(gòu)研究，并進(jìn)行了電暈和電場(chǎng)研究，生態(tài)和環(huán)境研究、 噪聲和雷電沖擊絕緣研究等。 美國(guó)電力研究院(EPRI)于1974年開(kāi)始建設(shè)10001500kV三相試驗(yàn)線路并投入運(yùn)行，進(jìn)行了深入的操作沖擊試驗(yàn)和污穢絕緣子工頻耐壓試驗(yàn)，測(cè)量了電 磁環(huán)境指標(biāo)， 并進(jìn)行了特高壓輸電線路電場(chǎng)效應(yīng)的研究， 以及桿塔的安裝試驗(yàn)、特大型變壓器的設(shè)計(jì)和考核的試驗(yàn)研究。(2) 前蘇聯(lián)的特

4、高壓技術(shù)研究20 世紀(jì) 60 年代，前蘇聯(lián)為了解決特高壓輸電的工程設(shè)計(jì)、 設(shè)備制造問(wèn)題， 國(guó)家組織動(dòng)力電氣化部技術(shù)總局、 全蘇電氣研究所、 列寧格勒直流研究所全蘇線路設(shè)計(jì)院等單位濟(jì)寧特高壓輸電的基礎(chǔ)研究。 從 1973 年開(kāi)始， 前蘇聯(lián)在白利帕斯特變電站 建設(shè)特高壓三相試驗(yàn)線段， 長(zhǎng)度 1.17km ， 開(kāi)展特高壓實(shí)驗(yàn)研究。 1150 kV 設(shè)備由白利帕斯特變電站的 500kV 開(kāi)關(guān)站通過(guò)一組1150/500/10kV , 3 X417MVA 自耦變壓器供電。( 3)特高壓在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看隨著能源開(kāi)發(fā)重點(diǎn)逐漸西醫(yī)河北一，能源的遠(yuǎn)距離、大規(guī)模輸送是發(fā) 展的必然趨勢(shì)。目前，輸電在我國(guó)能源

5、輸送中的比重明顯偏低。特高壓輸送容量大、距離遠(yuǎn)、能耗低，占地省、經(jīng)濟(jì)好，與輸煤相比，輸電在效率、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。 從 2004 年底提出發(fā)展特高壓以來(lái)， 我國(guó)用 4 年多的時(shí)間，建成了目前世界上輸送能力最大、代表國(guó)際輸變電技術(shù)最高水平的特高壓交流輸變電工程，這在我國(guó)乃至世界電力發(fā)展史上都具有里程碑意義。晉東南南陽(yáng)荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程的建成投運(yùn)， 是中國(guó)特高壓恢弘藍(lán)圖的精彩起筆。 目前四川至上海特高壓直流示范工程已經(jīng)全面開(kāi)工， 后續(xù)特高壓工程正在快速有序推進(jìn)。 一個(gè)以特高壓為骨干網(wǎng)架、 各級(jí)電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅(jiān)強(qiáng)國(guó)家電網(wǎng)正在向我們走來(lái)，這一快捷高效的電力“高速公路”將隨著特高壓

6、電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，建設(shè)結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進(jìn)、資源配置能力強(qiáng)的現(xiàn)代化大電網(wǎng)， 促進(jìn)大煤電基地、 大核電和大型可再生能源基地的集約化開(kāi)發(fā)，不斷促進(jìn)能源資源在全國(guó)乃至更大范圍內(nèi)的合理配置，保障國(guó)家能源安全， 促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展， 為我經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供更清潔、更高效、更經(jīng)濟(jì)的能源支撐。二、特高壓電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)發(fā)展特高壓輸電有三個(gè)主要目標(biāo):(1) 大容量、 遠(yuǎn)距離從發(fā)電中心向負(fù)荷中心輸送電能。（2）超高壓電網(wǎng)之間的強(qiáng)互聯(lián)，形成堅(jiān)強(qiáng)的互 聯(lián)電網(wǎng)，目的是更有效地利用整個(gè)電網(wǎng)內(nèi)各種可以利用的發(fā)電資源， 提高互聯(lián)的各個(gè)電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性。（3）在已有的、強(qiáng)大的超高 壓電網(wǎng)之上覆蓋一個(gè)特高壓輸電網(wǎng)目的是首端和末端

7、之間大容量輸電的主要任務(wù)從原來(lái)超高壓輸電轉(zhuǎn)到特高壓輸電上來(lái)，以減少超高壓輸電的距離和網(wǎng)損，是整個(gè)電力系統(tǒng)能繼續(xù)擴(kuò)大覆蓋范圍，并更 經(jīng)濟(jì)更可靠運(yùn)行。建設(shè)這樣一個(gè)特高壓電網(wǎng)的必然結(jié)果是以特高壓輸 電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，形成特高壓、超高壓和高壓多層次的分層、分區(qū)， 結(jié)構(gòu)合理的特高壓電網(wǎng)。發(fā)展特高壓輸電的三個(gè)目標(biāo)，實(shí)際上也是特 高壓輸電的三個(gè)主要作用。如何發(fā)揮特高壓的輸電作用，由國(guó)家電力 工業(yè)的的發(fā)展環(huán)境決定，同時(shí)也受到環(huán)境的制約。國(guó)家特高壓骨干網(wǎng) 正在逐漸形成。根據(jù)超高壓電網(wǎng)形成的過(guò)程、規(guī)律和特高壓輸電的作 用，以及中國(guó)發(fā)電資源和負(fù)荷中心的地理分布特點(diǎn)，中國(guó)特高壓輸電預(yù) 計(jì)將從特高壓遠(yuǎn)距離大容量輸電工程或

8、跨省區(qū)電網(wǎng)的強(qiáng)互聯(lián)工程 開(kāi)始，隨著用電負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)，更多高效率的特大型發(fā)電機(jī)組投 入運(yùn)行、更多大容量規(guī)模發(fā)電廠和發(fā)電基地的建設(shè)，“西電東送、南北互供”輸電容量的持續(xù)增加，將逐漸發(fā)展成為國(guó)家特高壓骨干網(wǎng)， 從而逐步形成國(guó)家特高壓電網(wǎng)。三、發(fā)展特高壓的意義從中長(zhǎng)期來(lái)看，我國(guó)能源消費(fèi)仍將以 煤炭為主，而我國(guó)煤炭資源 多分布在西部和北部地區(qū)。與此相對(duì)應(yīng)，東中部地區(qū)已經(jīng)基本沒(méi)有環(huán) 境空間?？紤]到東西部地區(qū)在環(huán)境空間、人口密度、電源裝機(jī)密度等 方面的差異，通過(guò)發(fā)展特高壓電網(wǎng)，加大西部、北部煤炭產(chǎn)區(qū)燃煤電 廠建設(shè)和電力外送力度，將煤炭資源更高比例地轉(zhuǎn)化成電力， 并遠(yuǎn)距 離輸送至東中部地區(qū)，既可以緩解東中部

9、地區(qū)的環(huán)境壓力， 充分利用 西部、北部地區(qū)的環(huán)境容量空間，又可以減少全國(guó)的環(huán)境損失，具有 較大的環(huán)境效益。提升社會(huì)效益增強(qiáng)能源供給安全性，相較于超高壓 輸電，特高壓輸電還能夠大量節(jié)省輸電走廊，節(jié)約寶貴的土地資源。我國(guó)西部地區(qū)地廣人稀，建設(shè)燃煤電廠的土地使用條件較為寬松。 東 中部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集，土地價(jià)值高，資源十分稀缺。通過(guò)擴(kuò) 大跨省跨區(qū)電力輸送規(guī)模，可以大量節(jié)約東中部土地資源，在西部、 北部利用價(jià)值較低的土地資源建設(shè)電廠，替代東中部建廠的土地占 用，通過(guò)產(chǎn)業(yè)布局在全國(guó)范圍內(nèi)的優(yōu)化， 進(jìn)一步提高土地資源的整體 利用效率。發(fā)展特高壓電網(wǎng)，實(shí)際上還節(jié)約了燃煤運(yùn)輸資源，能夠更 好地保障電力供

10、應(yīng)。未來(lái)，隨著東中部地區(qū)煤炭資源的逐漸枯竭和環(huán) 境條件制約，煤炭生產(chǎn)建設(shè)重點(diǎn)逐步西移、北移，煤炭運(yùn)輸距離將越 來(lái)越遠(yuǎn)，規(guī)模將越來(lái)越大。發(fā)展特高壓電網(wǎng)，“輸煤輸電并舉、加快發(fā)展輸電”是解決我國(guó)煤電運(yùn)綜合平衡難題的關(guān)鍵舉措， 對(duì)提高能源 生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、輸送和利用效率，優(yōu)化利用全國(guó)環(huán)境資源，增強(qiáng)能源供 給的安全性意義重大。第二章特高壓輸電系統(tǒng)的分類特高壓輸電技術(shù)是指在500kV以及750k皎流和士 500kV!流之上 采用更高一級(jí)電壓等級(jí)的輸電技術(shù)，包括交流特高壓輸電技術(shù)和直流 特高壓輸電技術(shù)兩部分，由特高壓骨干網(wǎng)架、超高壓、高壓輸電網(wǎng)、 配電網(wǎng)及高壓直流輸電系統(tǒng)共同構(gòu)成的分層、分區(qū)，結(jié)構(gòu)清晰的大電網(wǎng)

11、。特高壓輸電是在超高壓輸電的基礎(chǔ)上發(fā)展的， 其目的仍是繼續(xù)提 高輸電能力，實(shí)現(xiàn)大功率的中、遠(yuǎn)距離輸電，以及實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的電力 系統(tǒng)互聯(lián)，建成聯(lián)合電力系統(tǒng)。其具體分為特高壓直流輸電系統(tǒng)和特 高壓交流輸電系統(tǒng)。2、特高壓直流輸電系統(tǒng)概述目前，特高壓直流輸電技術(shù)在全世界都還沒(méi)有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)， 在可行性研究階段不僅需要對(duì)電磁環(huán)境影響、 絕緣配合和外絕緣特性 等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，而且還需要結(jié)合特高壓的特點(diǎn)對(duì)輸電方案擬 定、換流站站址選擇、線路路徑選擇以及系統(tǒng)方案比較等主要技術(shù)原 則進(jìn)行充分論證，才能為項(xiàng)目業(yè)主和政府主管部門提供可靠的決策依據(jù)。 在全世界范圍內(nèi)，20世紀(jì) 80年代前蘇聯(lián)曾動(dòng)工建設(shè)哈薩克斯坦

12、中俄羅斯的長(zhǎng)距離直流輸電工程， 輸送距離為2400km， 電壓等級(jí)為±750kV， 輸電容量為6GW； 巴西和巴拉圭兩國(guó)共同開(kāi)發(fā)的伊泰普工程采用了土 600kV直流和765kV交流的超高壓輸電技術(shù)，第一期工程已于1984年完成，1990年竣工，運(yùn)行正常；1988-1994 年為了開(kāi)發(fā)亞馬遜河的水力資源，巴西電力研究中心和 ABEfi織了包括土 800kV特高壓直流輸電的研發(fā)工作，后因工程停止而終止了研究工作。3、 特高壓交流輸電系統(tǒng)概述特高壓交流輸電是指1000千伏及以上的交流輸電，具有輸電容量大、距離遠(yuǎn)、損耗低、占地少等突出優(yōu)勢(shì)。特高壓交流輸電線路具有輸送容量大、輸電損耗低、節(jié)約線

13、路走廊等優(yōu)點(diǎn)，特高壓電網(wǎng)的建設(shè)可很好地解決超高壓線路輸送能力不足、 損耗大、 經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)線路走廊緊張以及超高壓系統(tǒng)短路容量超標(biāo)等問(wèn)題， 在發(fā)電中心向負(fù)荷中心遠(yuǎn)距離大規(guī)模輸電、超高壓電網(wǎng)互聯(lián)等情況下具有明顯的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境優(yōu)勢(shì)， 是我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的方向。 特高壓交流輸電系統(tǒng)具有如下的優(yōu)勢(shì)：按自然傳輸功率計(jì)算，1條特高壓線路的傳輸功率相當(dāng)于45條500kVS高壓線路的傳輸功率（約40005000MVA,這將節(jié)約寶貴的輸電走廊和大大提升中國(guó)電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的能力。 技術(shù)的角度看，采用特高壓輸電技術(shù)是實(shí)現(xiàn)提高電網(wǎng)輸電能力的主要手段之一，還能夠取得減少占用輸電走廊、 改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等方面的優(yōu)勢(shì)； 從經(jīng)濟(jì)方面

14、的角度看，根據(jù)目前的研究成果，輸送10G啾電條件下，與其它輸電方式相比，特高壓交流輸電有競(jìng)爭(zhēng)力的輸電范圍能夠達(dá)到10001500公里。如果輸送距離較短、輸送容量較大，特高壓交流的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)更為明顯。 特高壓交流輸電的發(fā)展前景： 電力系統(tǒng)和輸電規(guī)模的擴(kuò)大，世界高新技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了特高壓輸電技術(shù)的研究。從上世紀(jì)60年代開(kāi)始，前蘇聯(lián)、美國(guó)、日本和意大利等國(guó)，先后進(jìn)行基礎(chǔ)性研究、實(shí)用技術(shù)研究和設(shè)備研制，已取得了突破性的研究成果，制造出成套的特高壓輸電設(shè)備。前蘇聯(lián)已建成額定電壓1150kV （最高運(yùn)行 l200kV）的交流輸電線路1900多公里并有90必里已經(jīng)按設(shè)計(jì)電壓運(yùn) 行；日本已建成額定電壓lOOO

15、kV（最高運(yùn)彳f電壓llOOkV）的同桿雙回輸 電線路426公里。百萬(wàn)伏級(jí)交流線路單回的輸送容量超過(guò)5000MW且具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和可靠性。4、特高壓系統(tǒng)過(guò)電壓的主要特點(diǎn)操作過(guò)電壓是特高壓線路和變電站絕緣配合的重要控制因素。因此，要求把特高壓系統(tǒng)操作過(guò)電壓的相對(duì)值限制至相當(dāng)?shù)偷乃健?00kV電網(wǎng)的操作過(guò)電壓水平允許值為 2.0p.u.以下,750kV電網(wǎng)的操 作過(guò)電壓水平允許值為1.8p.u.以下，而1000kV電網(wǎng)的操作過(guò)電壓水 平允許值要求降至1.7p.u. 以下，甚至更低。3、課題研究?jī)?nèi)容本文基于特高壓輸電線路的特點(diǎn)， 分別從內(nèi)部過(guò)電壓和外部過(guò)電壓兩個(gè)方面對(duì)輸電線路過(guò)電壓原理和計(jì)算進(jìn)

16、行了簡(jiǎn)單的分析。 內(nèi)部過(guò)電壓方面：空載線路的電容效應(yīng)、接地故障（單相或兩相）引起的工頻電壓的升高、 空載線路跳閘過(guò)電壓進(jìn)行分析， 導(dǎo)出過(guò)電壓計(jì)算公式，為電力設(shè)備選型、繼電保護(hù)提供一定的選擇依據(jù)。外部過(guò)電壓方面:由于輸電線路過(guò)電壓主要原因是雷電災(zāi)害，主要講解雷電過(guò)電壓。第三章特高壓輸電線路的分析（一）內(nèi)部過(guò)電壓1、 線路末端的工頻過(guò)電壓工頻電壓升高主要是由空載線路電容效應(yīng)、 不對(duì)稱接地故障和甩 負(fù)荷等原因引起的，與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、容量、參數(shù)及運(yùn)行方式有關(guān)。由于 特高壓輸電線路的充電功率大、線路長(zhǎng)，所以工頻暫態(tài)過(guò)電壓高L、C串聯(lián)電路中，如果容抗大于感抗，即 1/（oL,電路中將流 過(guò)容性電流，它在電感上

17、的壓降Ul抬高了電容電壓Uc,即Uc=E+UL（E為電源電動(dòng)勢(shì)），這種現(xiàn)象稱為電容效應(yīng)?？蛰d長(zhǎng)線路可以看成 是無(wú)數(shù)個(gè)串聯(lián)連接的L、C回路，由于總的對(duì)地容抗一般遠(yuǎn)大于導(dǎo)線的 感抗，由于電容效應(yīng)的影響，線路上的電壓高于電源電壓，而且越到 終端，電壓越高。在電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析課程中，我們已經(jīng)推導(dǎo)出了輸 電長(zhǎng)線路電壓、電流的方程如下：Ui=U 2c0sh l+l2ZcSinh l（1）I1 = I2cosh 1+（u 2/Zc）sinh l式中：U1、I1為線路任意點(diǎn)的電壓、電流；U 2、I2為線路末端電壓、 電流；jwL jwC線路波阻抗，R L、G C分別是單位長(zhǎng)度線路的13/22電阻、電感、對(duì)地漏

18、電導(dǎo)、電容;二,(RjwL)(GjwC) 輸電線路傳輸常數(shù)；l 線路長(zhǎng)度;對(duì)于和Zc,忽略對(duì)地電導(dǎo)G和線路R后，簡(jiǎn)化如下：=.(R jwL)(G jwC)=j . LC(3)R jwL = LZc G jwC .C線路末端接有負(fù)載的等值電路可由下圖表示27 / 22圖1線路末端接有負(fù)載的等值電路根據(jù)上圖，可列出電源電勢(shì)、電壓、電流的關(guān)系式:E=Ui+U2 + IiZs將(1) (2)式代入上式可得末端電壓U 2和電源電勢(shì)E的關(guān)系如下:EU2 (1 2)coshl (乙乙)sinh lZ2Z2 Zc(6)當(dāng)線路末端開(kāi)路，I2=0, Z2 =j VLC = j , Zc=J9，則末 - C端線路電

19、壓U 2與首端電源電勢(shì)E的關(guān)系如下:E E cosU 27 s cos( lcos l Zsin lZc式中，Zs為電源阻抗,Zc為線路波阻抗,為相位系數(shù)，在頻率為50Hz是，=0 06/km，tan 乙。如果電源容量為無(wú)窮大，即Zs=0，Zc=0,則有圖中畫(huà)出了不同線路長(zhǎng)度下的終端電壓升高與長(zhǎng)度的關(guān)系?？梢钥闯觯?dāng)1=3=90，即1 =90 / 0 06 =1500km時(shí)，終端電壓將趨于無(wú) 窮大。當(dāng)電源容量有限時(shí)，Zs>0,由（7）式可知，這會(huì)增強(qiáng)電容效應(yīng)，就 如增加了導(dǎo)線長(zhǎng)度一樣，諧振點(diǎn)提前了 ，如上圖中曲線2所示，曲線 1對(duì)應(yīng)于電源阻抗為零的情況。這是由于電源電抗的作用，線路始端

20、電壓U1高于電源電動(dòng)勢(shì)，因而增大了線路的電容電流，使電路的工 頻電壓升高趨于嚴(yán)重。電源容量越小，情況就越嚴(yán)重。所以，在估計(jì) 最嚴(yán)重的工頻電壓升高時(shí)，應(yīng)以可能出現(xiàn)的電源容量最小的運(yùn)行方式 為依據(jù)。2、 空載合閘過(guò)電壓合閘過(guò)電壓在特高壓系統(tǒng)的絕緣配合中， 上升為主要矛盾，成為選擇特高壓系統(tǒng)絕緣水平的決定性因素。 在正常合閘時(shí)，若斷路器的三相完全同步動(dòng)作，則按單相電路進(jìn)行分相研究，可得到圖（a）所示的等值電路。在做定性分析時(shí)，還可忽略電源合線路電阻的作用， 這樣就可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化成圖（b）所示的簡(jiǎn)單振蕩回路。圖（b）的回路方程為l曳uc u（t）,考慮最不利的情況，即在電源 dt電壓正好經(jīng)過(guò)幅值時(shí)合閘

21、。有uc U Asin ot Bcos 0t式中0一振蕩回路的自振角頻率A、B一積分常數(shù)當(dāng)t 時(shí)，uc達(dá)到最大值，有Uc 2U。實(shí)際上，回路存在電阻與能 0量損耗，振蕩將是衰減的，通常以衰減系數(shù) 來(lái)表示。即：uc U （1 e t cos 0t）,波形如圖：而電源電壓并非直流電壓U ,而是工頻交流電壓u（t）,這時(shí)的表達(dá)式將為：Uc U （cos t e tcos ot）,波形如圖:以上是正常合閘的情況，空載線路上沒(méi)有殘余電荷，初始電壓Uc（0） 0。如果是自動(dòng)重合閘的情況，那么條件將更為不利，主要原因在于這時(shí)線路上有一定殘余電荷和初始電壓， 重合閘時(shí)振蕩將更加 激烈，且在合閘過(guò)電壓中，以三相

22、重合閘的情況最為嚴(yán)重，具過(guò)電壓 理論幅值可達(dá)3U 。3、兩相接地故障如圖表示f點(diǎn)發(fā)生兩相（b、c相）短路接地，其邊界條件顯然是Ifa=0； U fb=Ufc=0上式與單相接地短路的邊界條件很類似，只是電壓和電流互換，因此其轉(zhuǎn)換為對(duì)稱分量的形式為：U f（i）=U f（2）=U f（o）=0I f(1)+I f(2) + I f(0)"根據(jù)以上邊界條件，可畫(huà)出滿足該條件的復(fù)合序網(wǎng)，即三個(gè)序網(wǎng)在故 障點(diǎn)并聯(lián)。由復(fù)合序網(wǎng)可求得故障處各序電流為I f (1)U A0z (2)Z (0)z (1)Z (2) Z (0)z (0)I f(2) I f(1)z (2) z (0)I f(0) I

23、f(1)Z (2) Z (0)故障相的短路電流為Ifb = a21+ a f (i)f(2) + I f (0) = I f (1)(a2aZ (0)z (2) Z (0)Ifc = a If(i)+a2f(2) +I f (0) =I f(1)(a -2z a z J。)z (2)Z (0)兩相短路接地時(shí)流入地中的電流為I fb + I fc =3 I f(0)I f(1)z (2) z (0)由復(fù)合序網(wǎng)可求得短路電壓的各序分量為_(kāi)Z (0) Z ()(2)U f(i) =U f(2) =U f(0) = I f(i)Z Z (0)二U(0) z ()(2)A0z (2)z (0) z z

24、(2) z z (0)短路處非故障相電壓為x （0）U fa =3U A0x （0）1 2U fa/ U A0與x（0）/ x的關(guān)系曲線如右所示，對(duì)于中性點(diǎn)不接U fa - U f（1）+U f（2）+U f（0）=3U f（1） 若為純電抗，且x （1）=x，則地系統(tǒng)，非故障相電壓升高最多為正常電壓的1.5倍，小于單相短路 時(shí)電壓的升高。（二）外部過(guò)電壓1、雷擊過(guò)電壓雷電過(guò)電壓指雷云放電時(shí)，在導(dǎo)線或電氣設(shè)備上形成的過(guò)電 壓。由于特高壓輸電線路桿塔高度高，導(dǎo)線上工作電壓幅值很大，比 較容易產(chǎn)生從導(dǎo)線向上先導(dǎo)，從而引起避雷線屏蔽性能變差。雷擊是 造成輸電線路跳閘停電事故的主要原因輸電線路雷害事故

25、引起的跳 閘，不但影響電力系統(tǒng)的正常供電，增加輸電線路及開(kāi)關(guān)設(shè)備的維修 工作量，而且由于輸電線路上落雷，雷電輸電線路的雷害事故引起的 跳閘，不斷影響電力系統(tǒng)的正常供電，增加輸電線路及開(kāi)關(guān)設(shè)備的維 修工作量，而且由于輸電線路上的落雷引起的雷電波可能會(huì)沿著線路侵入變電所，造成不可估量的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。2、 （ 1）輸電線路雷電繞擊的計(jì)算方法用電氣幾何模型，采用EGMffi行特高壓直流線路繞擊雷電性能的評(píng)估。EGM勺基本原理為：由雷云向地面發(fā)展的先導(dǎo)頭部到達(dá)距被擊物體臨界擊穿距離（ 簡(jiǎn)稱擊距 ） 的位置以前， 擊中點(diǎn)是不確定的， 先到達(dá)哪個(gè)物體的擊距之內(nèi)， 即向該物體放電，擊距同雷電流幅值有關(guān)。

26、且采用了 IEEE標(biāo)準(zhǔn)所推薦的擊距公式，見(jiàn)式(2-1) 、 (2-2) 。rs10I 0.65(2-1)rg3.6 1.7ln(43yc)I0.65 yc 40m5.5I0.65(yc 40m)(2-2)式中：I 雷電流，kA；r s 雷電對(duì)避雷線的擊距，m；r g 雷電對(duì)大地的擊距，m；yc 導(dǎo)線平均高度，m。雷電對(duì)導(dǎo)線的擊距可(2-3)對(duì)于導(dǎo)線的擊距首先還需考慮其上的工作電壓， 由下式確定。rc1.63(5.015I0.578 Uph)1.125式中： rc 雷電對(duì)其上有工作電壓的導(dǎo)線的擊距，m；Uph 導(dǎo)線上工作電壓瞬時(shí)值，MV。其次是地勢(shì)影響，將地形分成三類：平原、丘陵和山岳。對(duì)于這三

27、類地形，在確定導(dǎo)線高度的參數(shù)時(shí)采用不同的原則，如：平原的導(dǎo)線高度取導(dǎo)線平均對(duì)地高度， 即考慮了導(dǎo)線弧垂； 丘陵的導(dǎo)線高度取導(dǎo)線懸掛高度；山區(qū)的導(dǎo)線高度取2倍的導(dǎo)線懸掛高度。導(dǎo)線對(duì)地的平均 高度h d因地形而異，計(jì)算方法見(jiàn)下公式：平原：h d h d t 2sd.3丘陵：h d h d t (2-4)山地：h d 2h d t各種地形下避雷線對(duì)地的平均高度h b計(jì)算方法見(jiàn)公式(2-5):2 一h b h d (h bt h dt)3 (S d Sb)(2-5)式中：h d t 一桿塔上導(dǎo)線高度；h b t -桿塔上避雷線高度；Sd 一導(dǎo)線弧垂；s 一避雷線弧垂。再次是雷電入射角，以往在進(jìn)行常規(guī)的

28、輸電線路雷電繞擊計(jì)算中，雷電先導(dǎo)是按垂直大地考慮的，但實(shí)際上也有雷電先導(dǎo)側(cè)向擊中導(dǎo)線的 情況發(fā)生，所以在本次繞擊計(jì)算中考慮了雷電先導(dǎo)和垂直大地平面成 一定入射角(W)的情況，入射角概率密度(g( W)采用日本的研究成 果，如式(2-6)所示。g( ) 0.75cos3( ) (2-6)(2)、輸電線路雷電反擊計(jì)算方法輸電線路雷電反擊計(jì)算采用行波法計(jì)算。 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明，雷擊避 雷線的檔距中間且與導(dǎo)線發(fā)生閃絡(luò)引起閃絡(luò)的情況是極罕見(jiàn)的， 可不 予考慮。故在反擊計(jì)算中僅考慮了雷擊桿塔的情況。雷擊塔頂時(shí)，導(dǎo)線上的電壓 uc有如下3個(gè)電壓分量：Uc= uR (1 ko)+u1 kco+UhSin 3 t (2-7)式中：UR -雷擊塔頂在導(dǎo)線上形成的感應(yīng)過(guò)電壓分量；Ui 雷擊點(diǎn)(塔頂、避雷線)的電壓；UPh-導(dǎo)線上工作相電壓峰值；ko 一避雷線與導(dǎo)線間的幾何耦合系數(shù)；kco 一避雷線與導(dǎo)線間考慮避雷線上沖擊電暈影響后的耦合 系數(shù)。雷擊桿塔