1000kv線路投切線路電壓升高特性研究

1000kv線路投切線路電壓升高特性研究

0系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果針對(duì)特定高壓通信試驗(yàn)的系統(tǒng)調(diào)整包括零提升、1000kv空區(qū)壓裂試驗(yàn)等。為了確保系統(tǒng)的適應(yīng)性，確保實(shí)驗(yàn)安全順利進(jìn)行，根據(jù)不同的調(diào)試內(nèi)容，采用電子顯微鏡程序（eitormagnetictransient程序（eit）進(jìn)行了大量的數(shù)字仿真研究。本文對(duì)系統(tǒng)調(diào)試過程中零起升壓、投切1000kV空載線路的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果與電磁暫態(tài)仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)空載線路的工頻電壓升高特性，以及合閘、單相分合1000kV空載線路操作過電壓水平進(jìn)行分析。對(duì)比結(jié)果表明，仿真結(jié)果與測(cè)試結(jié)果基本一致。1零中斷試驗(yàn)和空區(qū)電流電壓的高信號(hào)特性1.1水電廠試驗(yàn)接線本次試驗(yàn)為特高壓交流示范工程路徑最長(zhǎng)的零起升壓試驗(yàn)。試驗(yàn)回路包括：三峽左一水電廠700MW機(jī)組、500kV線路、荊門變電站、南荊I線、南陽開關(guān)站、長(zhǎng)南I線和晉東南變電站。試驗(yàn)線路全長(zhǎng)639.8km，試驗(yàn)接線圖如圖1所示。試驗(yàn)中，荊門主變變壓器投入2組低壓電抗器，容量為2×240Mvar。1.2工頻電壓分布升壓前，發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓自動(dòng)升至發(fā)電機(jī)額定電壓的15%左右(按最低給定值控制)，手動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁升壓，開始進(jìn)行帶荊門主變、南荊I線以及長(zhǎng)南I線零起升壓試驗(yàn)。試驗(yàn)中，以1000kV長(zhǎng)南I線晉東南側(cè)電壓為電壓控制參考點(diǎn)(Un)，通過調(diào)節(jié)三峽左一發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，使長(zhǎng)南I線晉東南側(cè)電壓從351kV逐級(jí)升高至1050kV(開始時(shí)，步長(zhǎng)為0.1Un；接近Un時(shí)，步長(zhǎng)為0.05Un)。表1為零起升壓試驗(yàn)中各變電站及線路相關(guān)測(cè)量點(diǎn)的電壓實(shí)測(cè)值及EMTP仿真試驗(yàn)結(jié)果。仿真試驗(yàn)表明：試驗(yàn)回路的500kV及1000kV空載線路容性充電功率的總和，大于各線路高抗及主變低抗的感性無功容量之和，因此在零起升壓過程中，500kV系統(tǒng)及1000kV系統(tǒng)的工頻電壓均呈逐漸升高趨勢(shì)。由表1可得：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真預(yù)測(cè)結(jié)果基本吻合，試驗(yàn)回路沿線工頻電壓升高趨勢(shì)也基本一致。圖2為三峽左一電廠帶1000kV荊門主變、南荊I線以及長(zhǎng)南I線零起升壓試驗(yàn)沿線電壓分布。由于荊門、南陽和長(zhǎng)治線路側(cè)都裝有高壓電抗器，因此荊門1000kV側(cè)帶電時(shí)，沿線電壓分布曲線呈現(xiàn)2個(gè)“拱形”，其中：荊門站側(cè)電壓為1060kV；南陽站為1079kV；長(zhǎng)南I線晉東南側(cè)為1080kV；沿線電壓最高點(diǎn)(1100kV)出現(xiàn)在距荊門站約449km處，比饋電側(cè)荊門站電壓高約40kV，比長(zhǎng)南I線兩側(cè)電壓分別高20kV和21kV。21000kv航空線路的過載特性分析2.1與其他電網(wǎng)的仿真模型投切1000kV空載線路試驗(yàn)回路包括：長(zhǎng)治變電站、南陽開關(guān)站、荊門變電站及1000kV線路，簡(jiǎn)化的試驗(yàn)接線圖如圖3所示。試驗(yàn)中，特高壓晉東南變電站和荊門變電站分別與華北電網(wǎng)和華中電網(wǎng)相聯(lián)，分別在荊門變電站、晉東南變電站和南陽開關(guān)站合1000kV空載線路并進(jìn)行線路單相分合操作。1000kV線路仿真模型均采用考慮頻率相關(guān)特性的J.Marti模型。各線路斷路器均裝設(shè)合閘電阻，阻值為560～600Ω，電阻接入時(shí)間為8～12ms，三相不同期合閘時(shí)間不大于5ms。特高壓系統(tǒng)母線側(cè)及線路側(cè)裝設(shè)避雷器的額定電壓均為828kV。采用統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行研究，統(tǒng)計(jì)次數(shù)為200次，統(tǒng)計(jì)過電壓是出現(xiàn)概率在2%以下的過電壓。2.2實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析合空線操作的仿真方法為：斷路器隨機(jī)合200次，取每次合閘三相中最高的過電壓值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，三相斷路器合閘時(shí)間分散性不超過5ms。表2給出了系統(tǒng)調(diào)試中各1000kV空載線路斷路器合閘時(shí)的電壓仿真值和實(shí)測(cè)值。仿真結(jié)果表明：合1000kV空載線路時(shí)，最大統(tǒng)計(jì)操作過電壓為1.48pu，均出現(xiàn)在線路末端；合閘側(cè)的最大統(tǒng)計(jì)操作過電壓為1.38pu。由表2可知，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的合空線操作過電壓首末端電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系與仿真結(jié)論一致，但過電壓水平均低于仿真結(jié)果。其原因?yàn)椋悍抡娣治鰧?duì)空載線路進(jìn)行200次的隨機(jī)合閘，并從中得出最大過電壓出現(xiàn)概率為2%的統(tǒng)計(jì)值，而實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)是系統(tǒng)調(diào)試期間僅有的幾次合閘操作的測(cè)量結(jié)果，因而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果小于仿真預(yù)測(cè)結(jié)果是合理的。圖4為荊門側(cè)合南荊I線時(shí)南陽線路側(cè)操作過電壓的實(shí)測(cè)波形和仿真波形。仿真研究得到的最大操作過電壓為959.9kV，與實(shí)測(cè)結(jié)果955.172kV相符。由圖4可得：過電壓的仿真波形與實(shí)測(cè)波形基本一致。2.3適當(dāng)降低職業(yè)開關(guān)操作電壓，確保大學(xué)生合閘時(shí)不斷完善相關(guān)線路兩網(wǎng)融合運(yùn)行單線分合操作的仿真方法為：線路空載，一相隨機(jī)分閘，經(jīng)0.6s后隨機(jī)重合。此過程相當(dāng)于無短路故障情況下的單相重合，統(tǒng)計(jì)次數(shù)為200次。表3為系統(tǒng)調(diào)試中各1000kV線路單相分合操作時(shí)，操作線路沿線和線路兩側(cè)高抗中性點(diǎn)最大操作過電壓的仿真和實(shí)測(cè)結(jié)果。圖5為南陽側(cè)單相分合空載南荊I線時(shí)，南陽側(cè)操作相線路側(cè)及南陽高抗中性點(diǎn)小電抗上電壓的仿真波形。圖6為南陽側(cè)單相分合空載南荊I線時(shí)，南陽操作相線路側(cè)及南陽高抗中性點(diǎn)小電抗上電壓的實(shí)測(cè)波形。仿真結(jié)果表明：1000kV線路進(jìn)行單相分合閘操作時(shí)，最大統(tǒng)計(jì)操作過電壓為1.37pu，均出現(xiàn)在線路末端。合閘側(cè)的最大統(tǒng)計(jì)操作過電壓為1.23pu。由表3可知，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的單相分合操作過電壓首末端電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系與仿真結(jié)論一致。1000kV線路單相分合閘操作過電壓低于合空線操作過電壓，其主要原因?yàn)椋?）合閘三相空載線路時(shí)，線路上沒有殘余電荷即線路側(cè)電壓為零；而線路無接地故障分閘時(shí)，斷開相上殘余電荷經(jīng)線路高抗振蕩衰減，在斷路器斷開0.6s后重合時(shí)，斷開相上殘壓可能仍然較高，從而使得在“合”操作時(shí)有可能導(dǎo)致更強(qiáng)烈的暫態(tài)過程，產(chǎn)生更高的過電壓。2）當(dāng)線路上有殘壓存在時(shí)，重合前瞬間母線電壓與線路殘壓的極性相反時(shí)，重合操作產(chǎn)生的過電壓可能較高；若極性相同，則其過電壓反而比無殘壓時(shí)還要低。本試驗(yàn)則屬于后一種情況。以南陽側(cè)單相分合南荊I線為例，當(dāng)斷路器分閘后，線路電壓呈衰減振蕩，其自振頻率(47～48Hz)接近工頻，斷路器觸頭間電壓呈拍頻振蕩波形。到0.6s附近(即重合時(shí)刻)母線側(cè)和線路側(cè)的極性是一致的。這樣，即使考慮了重合時(shí)間的隨機(jī)性，其合閘時(shí)間的變化范圍也是在20ms以內(nèi)。在此范圍內(nèi)，母線側(cè)和線路側(cè)電壓的極性對(duì)應(yīng)關(guān)系仍基本上是同極性的。因此，從南陽側(cè)對(duì)1000kV南荊I線進(jìn)行單相分合操作時(shí)，其過電壓低于合空線時(shí)的情況。由圖5、6可得：南陽側(cè)單相分合空載1000kV南荊I線時(shí)，在線路操作相及高抗中性點(diǎn)小電抗上操作過電壓的仿真計(jì)算波形與實(shí)測(cè)波形基本吻合。3點(diǎn)1100kv1）三峽左一電廠帶南荊I線以及長(zhǎng)南I線零起升壓時(shí)，沿線電壓分布曲線呈現(xiàn)2個(gè)“拱形”，其中：荊門站電壓為1060kV；南陽站為1079kV；長(zhǎng)南I線晉東南側(cè)為1080kV；沿線電壓最高點(diǎn)(1100kV)出現(xiàn)在距荊門站約449km處，比饋電側(cè)荊門站電壓高約40kV，比長(zhǎng)南I線兩側(cè)電壓分別高20kV和21kV。2)1000kV線路三相合閘操作最大統(tǒng)計(jì)過電壓為1.48pu，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)最大過電壓為1.26pu?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的合閘次數(shù)少，過電壓實(shí)測(cè)