特高压过电压讲课.ppt

交流1000kV输电系统过电压和绝缘配合研究 国网武汉高压研究院 0 . 前言 工作电压高、输电距离长、输送容量大、线路损耗小和线路的充电功率大等特点，使得特高压系统可能产生严重的工频过电压和绝对值相当高的操作过电压。过电压高，会对设备绝缘水平提出很高的要求。而特高压设备和线路外绝缘的长空气间隙的操作冲击放电电压和间隙距离的关系已进入饱和区，特高压设备的内绝缘耐压水平的提高也受到限制。这是一对矛盾。 是人们对特高压输电技术可行性担心的一个重要问题。 为了特高压输电工程的安全运行和经济性，限制特高压系统的过电压水平和合理选择绝缘水平是特高压输电工程建设的关键技术课题之一。 特高压系统过电压的主要特点 1）操作过电压是特高压线路和变电站绝缘配合的重要控制因素。因此，要求把特高压系统操作过电压的相对值限制至相当低的水平。500kV电网的操作过电压水平允许值为2.0p.u.以下,750kV电网的操作过电压水平允许值为1.8p.u.以下,而1000kV电网的操作过电压水平允许值要求降至1.7p.u.以下，甚至更低。 2）特高压系统工频暂时过电压的幅值（标么值）和500kV电网的相同。但是，要求把工频暂时过电压持续时间缩短。一般情况下持续时间＜0.2s，最大的持续时间＜0.5s。 3）雷击跳闸是特高压线路跳闸的主要原因，而雷电绕击跳闸又是特高压线路雷击跳闸的主要原因。对特高压线路的防雷要十分重视，尤其是要重视预防雷电绕击导线。 前苏联1150kV变电站 前苏联1150kV线路 日本1100kV输电线路 日本特高压输电线路 1.内过电压 1.1概述 1)作用电压分类 按照作用电压的幅值、波形及持续时间分类，特高压设备在运行中可能受到的作用电压，可分为： ——持续工频电压(其值不超过设备最高电压Um，持续时间等于设备设计的运行寿命)； ——暂时过电压(包括工频电压升高、谐振过电压)； ——缓波前(操作)过电压； ——快波前(雷电)过电压； ——陡波前过电压； ——联合过电压。 作用电压另一分类的方法 按过电压的起因分类。 通常所说的操作过电压和雷电过电压就是按起因分类。 陡波前过电压主要是气体绝缘封闭电器（GIS）中的隔离开关操作引起的，所以也有称它为隔离开关操作过电压。 缓波前过电压主要是操作、故障引起的，但是远方雷击架空导线也可引起缓波前过电压。 快波前过电压主要是由雷电引起的，但是操作和故障也会引起快波前过电压。主要在变电站内，当设备通过短线接入系统或断开时或外绝缘闪络时，会产生快波前过电压 1.2工频暂时过电压 工频暂时过电压主要由甩负荷和接地故障引起的。如果甩负荷和接地故障两种故障组合在一起，则工频暂时过电压比较严重。 在特高压系统中，主要考虑3种故障类型下的工频暂时过电压： 1）三相甩负荷（或称三相无故障分闸）； 2）单相接地，线路一端三相分闸； 3）两相接地，线路一端三相分闸。 三相甩负荷引起工频电压升高的主要原因有下列两方面：（1）三相甩负荷后，特高压输电线路成为空载线路，流过电源（感性）阻抗和线路电感的电流主要是电容性电流。电容性电流流过电感，会引起电压升高，使线路末端出现过电压 （2）甩负荷前，线路上输送潮流，电源电动势高于母线电压。甩负荷后的短时间内，电源电动势仍然基本维持原值，变化不大，导致母线电压和线路末端电压升高。 线路不对称接地故障，包括单相接地故障和两相接地故障，会在线路健全相上引起工频过电压。接地故障后线路一端三相分闸引起的工频暂时过电压的幅值决定于故障点的位置、线路长度和电源特性等。 过电压的大小和从故障点向电网看过去的零序阻抗和正序阻抗有关。 限制特高压线路工频暂时过电压的主要措施是线路装设高压并联电抗器，以补偿线路电容。 工频暂时过电压（TOV） 晋南荆特高压线路的 最大工频过电压： 母线侧≦1.3p.u.， 线路侧≦1.4p.u.。 工频暂时过电压持续时间 工频暂时过电压特性由其幅值、波形和持续时间确定。 工频暂时过电压持续时间对设备绝缘能力和避雷器额定电压的选择起着十分重要的作用。 为了缩短工频暂时过电压持续时间，特高压线路两端断路器采用联动分闸。一般情况下两端断路器分闸时间差＜0.1s。考虑一侧继电保护失灵或断路器拒动，由后备保护动作分闸，最大的时间差＜0.5s。因此，幅值较高（1.3p.u.- 1.4p.u）.工频暂时过电压持续时间＜0.5s。 日本特高压线路较短，无并联高压电抗器，最大工频过电压可达1.5p.u., 为了缩短工频暂时过电压持续时间，日本采用继电保护方案，比较复杂。在确定双回路同时甩负荷，而且分闸侧MOA吸收能量超过预定值时，发出指