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(shè)備的絕緣有什么特點(diǎn)，其影響因素是什么？答：現(xiàn)代電網(wǎng)應(yīng)具有安全不間斷的基本功能。實(shí)踐表明，在全部停電事故中，輸電線路和變電站電氣設(shè)備的絕緣閃絡(luò)或擊穿是最主要的原因。因此，為了保證電網(wǎng)具有一個(gè)可接受的可靠性指標(biāo)，科學(xué)合理地選擇電氣裝置的絕緣水平至關(guān)重要。電氣設(shè)備的絕緣在運(yùn)行中會(huì)受到以下幾種電壓的作用：工作電壓、暫時(shí)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(qiáng)度一般以在上述各種電壓的作用下的放電電壓來(lái)表征。交流特高壓設(shè)備絕緣的主要特點(diǎn)：一是運(yùn)行電壓高。為了降低設(shè)備尺寸和造價(jià)，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(shè)備試驗(yàn)絕緣水平

2、，運(yùn)行電壓與試驗(yàn)水平的比值同超高壓相比有顯著增加。二是設(shè)備的重要性提高。特高壓線路輸送容量可達(dá)500千瓦，單組變壓器容量為300千瓦，要求設(shè)備具有更高的可靠性。三是設(shè)備尺寸比較大。由于設(shè)備尺寸增大，雜散分布電容和局部發(fā)熱等因素對(duì)絕緣的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)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(dǎo)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(jí)的提高，特高壓輸電工程對(duì)絕緣子提出了更高的要求，如高機(jī)械強(qiáng)度、防污閃、提高過電壓耐受能力和降低無(wú)線電干擾等。問：什么是內(nèi)部過電壓？交流特高壓電網(wǎng)的內(nèi)部過電壓與超高壓電網(wǎng)相比，有哪些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？答：內(nèi)部過電壓是由于電力系統(tǒng)故障，或開關(guān)操作而

3、引起的電網(wǎng)中能量的轉(zhuǎn)化，從而造成瞬時(shí)或持續(xù)高于電網(wǎng)額定允許電壓，并對(duì)電氣裝置可能造成威脅的電壓升高。內(nèi)部過電壓分為操作過電壓和暫時(shí)過電壓兩大類，其中在故障或操作時(shí)瞬間發(fā)生的稱為操作過電壓，其持續(xù)時(shí)間一般在幾十毫秒之內(nèi)；在暫態(tài)過渡過程結(jié)束以后出現(xiàn)的，持續(xù)時(shí)間大于0.1秒甚至數(shù)小時(shí)的持續(xù)性過電壓稱為暫時(shí)過電壓。暫時(shí)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(huì)產(chǎn)生波頭很陡、頻率很高的操作過電壓，其頻率達(dá)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(shè)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(nèi)部的高頻振蕩。特高

4、壓電網(wǎng)的過電壓?jiǎn)栴}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(zhǎng)，而自身的無(wú)功功率很大，每100公里的1000千伏線路無(wú)功功率可達(dá)530兆乏左右，使得在甩負(fù)荷時(shí)可能導(dǎo)致嚴(yán)重的暫時(shí)過電壓；在正常運(yùn)行負(fù)荷變化時(shí)將給無(wú)功調(diào)節(jié)、電壓控制以及故障時(shí)單相重合閘潛供電流熄滅等造成一系列困難。同時(shí)高電壓長(zhǎng)空氣絕緣的飽和、高海拔和電氣設(shè)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(diǎn)？有什么保護(hù)措施？答：交流特高壓電網(wǎng)的雷電過電壓及其防護(hù)可以分為線路和變電站兩個(gè)方面。線路的雷電過電壓防護(hù)包括繞擊和反擊防護(hù)，變電站的雷電過電壓防護(hù)包括直擊雷和侵入波

5、的防護(hù)。1.特高壓線路的雷電過電壓防護(hù)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，比較容易從導(dǎo)線上產(chǎn)生向上先導(dǎo)，相當(dāng)于導(dǎo)線向上伸出的導(dǎo)電棒，從而引起避雷線屏蔽性能變差。這一點(diǎn)不但可從電氣幾何理論上得到解釋，運(yùn)行情況也提供了佐證。前蘇聯(lián)的特高壓架空輸電線路運(yùn)行期間內(nèi)曾多次發(fā)生雷擊跳閘，基本原因是在耐張轉(zhuǎn)角塔處雷電繞擊導(dǎo)線。日本特高壓架空輸電線路在降壓運(yùn)行期間雷擊跳閘率也很高，據(jù)分析是線路遭到側(cè)面雷擊引起了絕緣子閃絡(luò)。理論分析和運(yùn)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(dǎo)線造成的。因此采用良好的避雷線屏蔽設(shè)計(jì)，是提高特高壓輸電線路耐雷性能的主要措施。同時(shí)還

6、應(yīng)該考慮到特高壓輸電線路導(dǎo)線上工作電壓對(duì)避雷線屏蔽的影響。對(duì)于山區(qū)，因地形影響（山坡、峽谷），避雷線的保護(hù)可能需要取負(fù)保護(hù)角。2.特高壓變電站的雷電過電壓保護(hù)根據(jù)我國(guó)110500千伏變電站多年來(lái)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，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(gòu)架上安裝避雷針或避雷線作為直擊雷保護(hù)裝置;如果采用半封閉組合電器（HGIS或全封閉組合電器（GIS）進(jìn)出線套管需設(shè)直擊雷保護(hù)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(shè)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(hù)，其根本措施在于在變電站內(nèi)適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)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(cè)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(hù)設(shè)備的距離，則需通過數(shù)字仿真計(jì)算予以確定。問：交流特高壓電網(wǎng)絕緣配合的特點(diǎn)是什么？與超高壓電網(wǎng)有什么區(qū)別？答：絕緣配合技術(shù)是考慮運(yùn)行環(huán)境和過電壓保護(hù)裝置特性的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地選擇電網(wǎng)中電氣裝置的絕緣水平。在此過程中，權(quán)衡設(shè)備造價(jià)、維修費(fèi)用和故障損失，力求用合理的成本獲得較好的經(jīng)濟(jì)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(shè)備的絕緣占據(jù)電網(wǎng)設(shè)備總投資的份額愈來(lái)愈大；同時(shí)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(yán)重，因此在特高壓電網(wǎng)中絕緣配合問題更值得關(guān)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(duì)于操作過電壓作用下空氣間隙的選擇，宜采用長(zhǎng)操作波頭（1000微秒）的試驗(yàn)情況替代以往超高壓電網(wǎng)線路絕緣配合時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)操作波形（250微秒）。問：交流特高壓電網(wǎng)有哪些限制內(nèi)部過電壓的措施？答：交流特高壓輸電系統(tǒng)限制內(nèi)部過電壓的主要措施如下：1.輸電線路