过电压报告昆明理工大学.doc

特高压输电系统过电压计算及仿真 引言 中国电网是伴随着电力工业的发展而不断扩展的，目前东北、华北、华东、华中、西北和南方电网均己形成500kV主干网架,西电东送，南北互供，全国联网的格局正在形成。 我国用电负荷与发电能源分布很不均衡，东部地区负荷多而能源少，西北西南地区能源多而负荷少，在能源中心建立大火电、水电基地，远距离、大容量将电能输送到负荷中心是解决该矛盾的较好途径。这就需要建立全国能源传输通道，进行“西电东送，南北互供，全国联网”，在全国范围内实现能源优化配置。 远距离、大容量输电的需求带动了特高压输电技术的研究，由于西电东送和南北互供等大容量、远距离送电的要求，过电压问题在我国显得更加突出。 过电压分外过电压和内过电压两大类。雷电过电压分直击雷过电压和感应雷过电压两种。雷电过电压的持续时间约为几十微秒，具有脉冲的特性，故常称为雷电冲击波。直击雷过电压是雷闪直接击中电工设备导电部分时所出现的过电压。直击雷过电压幅值可达上百万伏，会破坏电工设施绝缘，引起短路接地故障。感应雷过电压是雷闪击中电工设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电工设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电压。内过电压电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压。有暂过电压、操作过电压和谐振过电压。暂过电压是由于断路器操作或发生短路故障，使电力系统经历过渡过程以后重新达到某种暂时稳定的情况下所出现的过电压 ，又称工频电压升高。操作过电压是由于进行断路器操作或发生突然短路而引起的衰减较快持续时间较短的过电压，常见的有：①空载线路合闸和重合闸过电压。②切除空载线路过电压。③切断空载变压器过电压。④弧光接地过电压。谐振过电压是电力系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的过电压。电力系统中电路状态和电磁状态的突然变化是产生过电压的根本原因。无论外过电压还是内过电压，都受许多随机因素的影响，需要结合电力系统具体条件，通过计算、模拟以及现场实测等多种途径取得数据，用概率统计方法进行过电压预测。 =cosh+sinh （1） =cosh+(/) sinh （2） 式中：、为线路任意点的电压、电流；、为线路末端电压、电流； = ——线路波阻抗，R、L、G、C分别是单位长度线路的电阻、电感、对地漏电导、电容； =——输电线路传输常数； ——线路长度； 对于和，忽略对地电导G和线路R后，简化如下： == (3) == (4) 线路末端接有负载的等值电路可由下图表示 图1 线路末端接有负载的等值电路 根据上图，可列出电源电势、电压、电流的关系式： =++ (5) 将（1）（2）式代入上式可得末端电压和电源电势的关系如下： = (6) 当线路末端开路，=0，=，由==，=，则末端线路电压与首端电源电势的关系如下： == (7) 式中，为电源阻抗，为线路波阻抗，为相位系数，在频率为50Hz是，=/km, 。 如果电源容量为无穷大，即=0， =0，则有 = (8) 图2 空载长线末端电压升高与线路长度的关系 图中画出了不同线路长度下的终端电压升高与长度的关系。可以看出，当==，即=/=1500km时，终端电压将趋于无穷大。 当电源容量有限时，0,由（7）式可知，这会增强电容效应，就如增加了导线长度一样，谐振点提前了,如上图中曲线2所示，曲线1对应于电源阻抗为零的情况。这是由于电源电抗的作用，线路始端电压高于电源电动势，因而增大了线路的电容电流，使电路的工频电压升高趋于严重。电源容量越小，情况就越严重。所以，在估计最严重的工频电压升高时，应以可能出现的电源容量最小的运行方式为依据。 2、 接地故障引起的工频电压升高 系统发生单相或两相接地故障时，短路电流的零序分量会使非故障相出现工频电压升高。接地故障往往是由雷击引起的。因此，如果非故障相的避雷器动作，它必须在较高的工频电压下熄灭续流电弧，这是选择避雷器的一个重要条件。 在电力系统分析课程的学习中，我们知道，任意复杂的系统，在某点发生不对称短路，可将故障点短路电流和故障电压分解成对称分量，即正序、负序和零序，根据三序网的等值电路，可写出一般的三序电压平衡方程如下： —= （9） 0—= （10） 0—= （11） 1） 单