交流特高壓電網(wǎng)問答

1、交流特高壓電網(wǎng)問答問：交流特高壓電網(wǎng)電氣設備的絕緣有什么特點，其影響因素是什么？答：現(xiàn)代電網(wǎng)應具有安全不間斷的基本功能。實踐表明，在全部停電事故中，輸電線路和變電站電氣設備的絕緣閃絡或擊穿是最主要的原因。因此，為了保證電網(wǎng)具有一個可接受的可靠性指標，科學合理地選擇電氣裝置的絕緣水平至關重要。電氣設備的絕緣在運行中會受到以下幾種電壓的作用：工作電壓、暫時過電壓、操作過電壓、雷電過電壓和陡波過電壓。電氣裝置的絕緣強度一般以在上述各種電壓的作用下的放電電壓來表征。交流特高壓設備絕緣的主要特點：一是運行電壓高。為了降低設備尺寸和造價，通過采用大容量高性能的避雷器等措施，降低過電壓水平和設備試驗絕緣水平

2、，運行電壓與試驗水平的比值同超高壓相比有顯著增加。二是設備的重要性提高。特高壓線路輸送容量可達500千瓦，單組變壓器容量為300千瓦，要求設備具有更高的可靠性。三是設備尺寸比較大。由于設備尺寸增大，雜散分布電容和局部發(fā)熱等因素對絕緣的長期穩(wěn)定運行形成威脅。特高壓輸電線路的絕緣可以分為兩類：一類是導線與桿塔或大地之間的空氣間隙，另一類則是絕緣子。由于電壓等級的提高，特高壓輸電工程對絕緣子提出了更高的要求，如高機械強度、防污閃、提高過電壓耐受能力和降低無線電干擾等。問：什么是內部過電壓？交流特高壓電網(wǎng)的內部過電壓與超高壓電網(wǎng)相比，有哪些相同點和不同點？答：內部過電壓是由于電力系統(tǒng)故障，或開關操作而

3、引起的電網(wǎng)中能量的轉化，從而造成瞬時或持續(xù)高于電網(wǎng)額定允許電壓，并對電氣裝置可能造成威脅的電壓升高。內部過電壓分為操作過電壓和暫時過電壓兩大類，其中在故障或操作時瞬間發(fā)生的稱為操作過電壓，其持續(xù)時間一般在幾十毫秒之內；在暫態(tài)過渡過程結束以后出現(xiàn)的，持續(xù)時間大于0.1秒甚至數(shù)小時的持續(xù)性過電壓稱為暫時過電壓。暫時過電壓又可以分為工頻過電壓和諧振過電壓。另外，在GIS變電站中，由于隔離刀閘操作，會產(chǎn)生波頭很陡、頻率很高的操作過電壓，其頻率達數(shù)百千周至幾十兆周，稱之為快速暫態(tài)過電壓（VFTO）VFTO可能威脅到GIS及其相鄰設備的安全，特別是變壓器匝間絕緣的安全，也可能引發(fā)變壓器內部的高頻振蕩。特高

4、壓電網(wǎng)的過電壓問題與超高壓電網(wǎng)相比有相似之處，但由于特高壓系統(tǒng)線路輸送容量大、距離可能更長，而自身的無功功率很大，每100公里的1000千伏線路無功功率可達530兆乏左右，使得在甩負荷時可能導致嚴重的暫時過電壓；在正常運行負荷變化時將給無功調節(jié)、電壓控制以及故障時單相重合閘潛供電流熄滅等造成一系列困難。同時高電壓長空氣絕緣的飽和、高海拔和電氣設備制造等方面的因素，給過電壓限制提出更高的要求。問：交流特高壓電網(wǎng)的雷電過電壓有什么特點？有什么保護措施？答：交流特高壓電網(wǎng)的雷電過電壓及其防護可以分為線路和變電站兩個方面。線路的雷電過電壓防護包括繞擊和反擊防護，變電站的雷電過電壓防護包括直擊雷和侵入波

5、的防護。1.特高壓線路的雷電過電壓防護由于特高壓輸電線路桿塔高度高，導線上工作電壓幅值很大，比較容易從導線上產(chǎn)生向上先導，相當于導線向上伸出的導電棒，從而引起避雷線屏蔽性能變差。這一點不但可從電氣幾何理論上得到解釋，運行情況也提供了佐證。前蘇聯(lián)的特高壓架空輸電線路運行期間內曾多次發(fā)生雷擊跳閘，基本原因是在耐張轉角塔處雷電繞擊導線。日本特高壓架空輸電線路在降壓運行期間雷擊跳閘率也很高，據(jù)分析是線路遭到側面雷擊引起了絕緣子閃絡。理論分析和運行情況均表明，特高壓輸電線路雷擊跳閘的主要原因是避雷線屏蔽失效，雷電繞擊導線造成的。因此采用良好的避雷線屏蔽設計，是提高特高壓輸電線路耐雷性能的主要措施。同時還

6、應該考慮到特高壓輸電線路導線上工作電壓對避雷線屏蔽的影響。對于山區(qū)，因地形影響（山坡、峽谷），避雷線的保護可能需要取負保護角。2.特高壓變電站的雷電過電壓保護根據(jù)我國110500千伏變電站多年來的運行經(jīng)驗，如果特高壓變電站采用敝開式高壓配電裝置，可直接在變電站構架上安裝避雷針或避雷線作為直擊雷保護裝置;如果采用半封閉組合電器（HGIS或全封閉組合電器（GIS）進出線套管需設直擊雷保護裝置，而GIS本身僅將其外殼接至變電站接地網(wǎng)即可。與超高壓變電站一樣，特高壓變電站電氣設備也需考慮由架空輸電線路傳入的雷電侵入波過電壓的保護，其根本措施在于在變電站內適當?shù)奈恢迷O置避雷器。由于限制線路上操作過電壓的

7、要求，在變電站出線斷路器的線路側和變壓器回路均需要安裝避雷器。至于變電站母線上是否要安裝避雷器，以及各避雷器距被保護設備的距離，則需通過數(shù)字仿真計算予以確定。問：交流特高壓電網(wǎng)絕緣配合的特點是什么？與超高壓電網(wǎng)有什么區(qū)別？答：絕緣配合技術是考慮運行環(huán)境和過電壓保護裝置特性的基礎上，科學合理地選擇電網(wǎng)中電氣裝置的絕緣水平。在此過程中，權衡設備造價、維修費用和故障損失，力求用合理的成本獲得較好的經(jīng)濟利益。交流特高壓電網(wǎng)中，由于空氣間隙的放電電壓在操作過電壓下呈現(xiàn)飽和特性，從而使得電網(wǎng)中電氣設備的絕緣占據(jù)電網(wǎng)設備總投資的份額愈來愈大；同時由于特高壓電網(wǎng)輸送容量巨大，絕緣故障的后果將非常嚴重，因此在特高壓電網(wǎng)中絕緣配合問題更值得關注，在特高壓的絕緣配合研究中需采用更精確的方法。例如對于操作過電壓作用下空氣間隙的選擇，宜采用長操作波頭（1000微秒）的試驗情況替代以往超高壓電網(wǎng)線路絕緣配合時采用標準操作波形（250微秒）。問：交流特高壓電網(wǎng)有哪些限制內部過電壓的措施？答：交流特高壓輸電系統(tǒng)限制內部過電壓的主要措施如下：1.輸電線路