特高压交流线路工频过电压研究

特高压线路由于输电距离长、输送容量大、充电功率大,其工频过电压比超高压系统更为严重,但具体计算条件有些仍不够明确。在计算分析单、双回特高压线路工频过电压的基础上,从不同角度对各种工频过电压进行了对比研究,确定了单、双回特高压线路过电压研究中应重点考虑的工频过电压种类,并从原理上给出了解释。研究表明,单回线路应重点考虑单相接地甩负荷过电压,同塔双回线路应重点考虑单回运行方式下单相接地甩负荷过电压和双回无故障甩负荷过电压。     

同塔双回特高压直流线路过电压研究

采用特高压双回直流线路同塔架设的方式,在很大程度上能够缓解特高压直流工程发展过程中输电走廊选址困难的问题。文章对双回特高压直流同塔架设的过电压沿线分布特性和最高水平进行了详细的仿真研究。对导线4种不同布置方案下的过电压沿线分布特性和最高水平进行了对比研究,并与特高压直流线路单独架设的过电压水平进行了比较分析;对同塔架设双回特高压直流线路过电压水平的影响因素进行了敏感度分析。研究表明,同塔架设导线布置方式不会引起线路过电压沿线分布特性变化,同时确定了线路过电压水平最高的同塔双回导线排列方式及其过电压水平。     

特高压双回线路耦合效应的计算与分析

同塔双回的特高压输电线路存在较为严重的耦合效应,为研究其产生机理及其影响因素,详细阐述了双回之间静电感应和电磁感应的产生机理与计算方法,通过建立等效电路模型,分析了换位方式对检修线路静电感应与电磁感应分量的具体影响,指出运行线路对检修线路的电容耦合参数和互感参数的不对称,是检修线路静电感应分量和电磁感应分量产生的主要原因。针对我国拟建的特高压同塔双回线路,基于ATP-EMTP仿真,计算了双回线路在不同工况和运行状态下的感应电压与电流。特别地,针对带并联电抗器的特高压同塔双回输电线路,研究了高抗补偿度和中性点小电抗取值对检修线路感应电压的影响,指出检修线路可能出现较大的感应谐振过电压。研究结果为特高压同塔双回输电线路的建设提供了有价值的参考依据。     

混压输电线路耐雷性能研究

同塔混压输电在增大输电容量、节约线路走廊资源和减少建设成本方面具有巨大优越性和发展前景。近年来对于特高压与超高压同塔混合输电开展的前期研究发现,多回输电线路之间存在电磁耦合,影响输电线路的过电压水平。因此需对超、特高压混压输电线路的耐雷水平进行重新评估,以确保输电安全。文中以单回±800 kV与双回500 kV交直流同塔输电线路为研究对象,应用ATP-EMTP软件搭建线路分布式参数模型,并对雷电流、杆塔、波阻抗等分别建立仿真模型,分析了雷电反击与绕击时架空线路上产生的感应过电压特性。结果表明雷击杆塔时交流线路A相上的过电压值最大,应对该线路加强线路绝缘,并采取降低杆塔接地电阻的措施,可有效降低线路过电压,防止雷击塔顶引起的绝缘闪络。雷电绕击直流线路时,其正极导线过电压值最大。绕击交流线路时A相过电压最大。为通过合理架设避雷线、安装避雷针、增加避雷线的横担长度、减小保护角,以及做好正极导线与A相过电压防护等措施提供理论依据。     

1000kV同塔双回线路双回故障跳闸概率分析

为给1000kV同塔双回线路提供设计前提依据,通过对我国1000kV同塔双回线路的防雷计算分析和对我国500kV同塔双回线路以及日本1000kV特高压同塔双回线路(降压500kV运行)的故障调查分析,确定我国1000kV同塔双回线路发生双回同时故障跳闸的概率接近于零。根据我国1000kV同塔双回线路的特点,提出了我国1000kV同塔双回线路设计中考虑其潜供电流水平和限制措施、过电压水平和限制措施以及绝缘配合时,均可以不考虑双回同时故障的判断。这一研究为我国1000kV线路设计前提条件的确定提供了技术依据。     

快速接地开关对交流特高压同塔双回输电线路潜供电弧的限制

以浙北—上海交流特高压同塔双回输电线路为例,计算了线路发生单相接地故障及双回同名故障后的潜供电流和恢复电压,分析了快速接地开关(high speed grounding switch,HSGS)对潜供电弧的限制效果,研究了HSGS的接地电阻对潜供电弧限制效果的影响。仿真结果表明:HSGS可以快速熄灭交流特高压同塔双回线路的潜供电弧,保证单相自动重合闸的成功率。     

1000 kV同塔双回线路高抗中性点小电抗侧中性点避雷器参数的选择

首个交流1000kV同塔双回线路皖电东送输电工程中,对线路高抗中性点小电抗侧的中性点氧化锌避雷器参数选择有两种方案:方案1选择额定电压192kV的单柱避雷器,方案2选择额定电压204kV,4柱并联的特高压形式避雷器。两种方案的分歧点在于高抗中性点避雷器上的拍频过电压应归类于代表性缓波前过电压还是工频暂时过电压。虽然偏保守,工程最终选择方案2,但是后续1000kV同塔双回线路工程研究中两种方案的争议一直存在。为了澄清争议和为特高压同塔双回线路高抗中性点避雷器参数选择提供技术依据,该文提出了中性点金属氧化物避雷器(MOA)参数选择原则,优化了方案1的参数。并在分析国标有关代表性工频和缓波前操作过电压定义以及避雷器耐受代表性过电压试验标准的基础上,结合对皖电东送输电工程拍频过电压的ATP程序仿真计算结果,提出了拍频过电压归类于代表性缓波前过电压的依据和中性点避雷器耐受拍频过电压的判据。建议交流1000kV同塔双回线路高抗中性点氧化锌避雷器可采用优化了的方案1参数,这有利于降低中性点避雷器价格和中性点设备绝缘水平,并节省工程投资。     

±800 kV同塔双回直流输电工程绝缘配合研究

随着特高压电网的不断建设,可供特高压输电线路经过的通道逐渐变得有限,线路走廊的矛盾日益突出.为提高现有输电走廊的利用效率,有必要研究±800 kV特高压线路同塔双回输电技术.对换流站电气设备和架空输电线路的绝缘配合研究认为,换流站电气设备的绝缘水平,可与以往单回线的相同.对于±800 kV同塔双回输电线工程,由于线路之间的互感作用,其参数会有所改变,对线路上的过电压水平产生一定的影响.±800 kV同塔双回输电线路采用V形绝缘子串的悬挂方式,与中国以往±800 kV单回V形绝缘子串水平排列的悬挂方式有较大的差别.分析研究表明,±800 kV同塔双回输电线工程的空气间隙,决定于操作过电压.依据±800 kV同塔双回输电线工程操作过电压仿真计算,以及±800 kV同塔双回真型塔放电特性试验研究结果,进行了绝缘配合研究,推荐了±800 kV同塔双回直流线路最小空气间隙距离.     

半波长输电线路的工频暂态过电压

半波长输电线路因结构的特殊性,其过电压水平与常规短线路有显著的不同,以致内部过电压成为半波长输电亟待解决的关键技术问题之一,因此研究了半波长输电线路中的工频暂态过电压。首先分析了半波长输电线路的功角特性,从有、无考虑电源阻抗两种情况阐述了其空载电容效应。采用典型的特高压输电线路参数,构建了半波长输电线路的仿真模型,与短距离线路的空载电容效应做对比。然后基于不对称故障和甩负荷两种工况,重点研究了线路传输功率、人工调谐网络类型、线路长度等因素对工频暂态过电压水平的影响,并与常规特高压输电线路进行了对比分析。仿真结果表明,发生不对称单相接地故障时,半波长输电线路的工频过电压最为严重,而甩负荷时的影响相对较低;较之π型和T型调谐的半波长输电线路,电容型调谐的半波长输电线路无论发生不对称接地故障还是甩负荷引起的工频过电压水平均更低。     

特高压交流线路对平行架设特高压直流线路的工频电磁感应影响

特高压交流/直流输电线路平行架设可以提高走廊利用率。同时,特高压交流线路通过电磁耦合会在特高压直流线路上感应出工频交流分量。在直流线路上感应产生的工频电流分量,经过换流器后会产生直流分量。此直流分量流经换流变压器,导致换流变压器偏磁。采用EMTDC程序建立了特高压交/直流输电系统仿真模型,对交流输电线路对平行架设直流输电线路产生的电磁感应影响进行仿真研究,分析了特高压交/直流线路平行架设长度、接近距离、线路换位以及单相接地故障等因素对工频电磁感应的影响。另外,对比分析了特高压单、双回线路与特高压直流线路平行架设,特、超高压交流线路与特高压直流线路平行架设下特高压直流线路上的工频感应电压、电流和直流偏磁电流。     

耦合因素对特高压交流同塔双回线路不平衡度的影响分析及相序优化

针对特高压同塔输电线路之间更强的电磁耦合作用加剧了电流不平衡度的问题,利用PSCAD/EMTDC软件建立了特高压交流同塔双回输电线路模型,分析了输电线路之间的电磁耦合作用以及架设耦合地线对电流不平衡度的影响,确定了线路导线的最优排列方式。分析结果表明:当一回线路处于重载而另一回线路处于轻载情况时电流不平衡度较大,当双回线路同时处于重载情况时电流不平衡度较小;当交流线路呈逆相序排列时,不平衡度处于较低水平;架设耦合地线时,穿越负序不平衡度和穿越零序不平衡度增加,而环流负序不平衡度和环流零序不平衡度减小;耦合地线横向位置对电流不平衡度影响较大,其架设高度对电流不平衡度影响较小。     

特高压交流同塔双回输电线路电磁耦合分量的计算分析

针对特高压交流同塔双回输电线路,建立了特高压交流同塔双回输电线路电磁耦合模型,计算了一同线路停运检修时,运行线路在检修线路上感应产生的电磁耦合分量;研究了线路换位、线路故障类型、故障点位置、耦合地线等因素对电磁耦合分量的影响.研究结果表明：线路换位与架设耦合地线可有效降低线路间的电磁耦合分量;线路发生不同类型故障时,电磁耦合分量无明显变化规律;单相接地故障情况下,故障点位于线路首末两端时,电磁耦合分量出现最大值.     

随机参数对同塔双回输电线路雷击跳闸过程的影响

同塔双回输电线路较之电压等级相同的单回输电线路具有导线数量多、杆塔高度高等结构特点,更易发生雷击故障。为了深入研究同塔双回输电线路雷击跳闸机理,结合忻州地区实际线路数据,基于Monte Carlo法这一随机数学方法建立了适用于同塔双回输电线路的雷击跳闸率仿真流程,并对其随机参数产生的影响进行了深入探讨,比较分析了单、双回输电线路雷击跳闸率受随机参数影响的敏感程度。结果表明,较之同电压等级下单回输电线路,双回输电线路对雷击部位更为敏感,其绕击跳闸率随地面倾角增加而增加的幅度更大;在考虑工频叠加电压后,单、双回输电线路反击跳闸率均有显著提高,地面倾角较大的情况下单回输电线绕击跳闸率略微减小,而双回输电线路绕击跳闸率则有明显增大。     

特勒根似功率保护在同塔双回交流输电线路中的应用

随着我国电网规模快速扩张,输电通道资源日渐紧缺,同塔多回输电技术逐渐得到广泛应用。超/特高压远距离输电线路一般以差动保护作为双重主保护,与纵联距离/方向保护构成双重化配置。但用于同塔双回输电线路时,分布电容电流将影响差动保护的灵敏度;同时,由于双回线线间和相间较强的电磁耦合作用,线间互感的影响将会降低纵联距离、纵联方向保护判断的正确性,导致原来的保护配置方案难以直接应用。将特勒根似功率保护原理推广至同塔双回线路,提出了一种基于特勒根似功率定理的同塔双回输电线路纵联保护方法,能够不受双回线内部复杂电磁耦合、分布电容、系统负荷等影响,并验证了该保护的对时方案在双回线路中的适用性。采用MATLAB/Simulink仿真软件搭建1000kV特高压同塔双回输电线示范工程模型,经大量仿真实验,验证了所提保护方法的有效性。     

500kV同塔双回紧凑型输电线路工频电场的计算及改善措施研究

由于我国电力工业迅速发展,建设了大量的超/特高压输电线路,其中500kV输电线路作为最主要的电压等级,业内对其造成的电磁环境问题广为关注,因此,深入研究500kV输电线路下方工频电场强度及其改善措施显得尤为重要。将国网湖南省电力有限公司管辖的某500kV同塔双回紧凑型输电线路工程作为研究对象,建立与实际比例相同的同塔双回紧凑型500kV输电线路计算模型,在基于模拟电荷法计算方法的基础上与矩量法相结合,完成了500kV工频电场的数值计算,分析了线路下方1.5m处工频电场分布情况,研究了架设屏蔽线(网)来降低线路下方工频电场强度的方法。为了找到最优的屏蔽线(网)架设方案,对屏蔽线架设高度、根数、水平位置等因素对电场改善情况进行了全面的分析。研究结果表明,距下相导线最低点越近,电场强度越大,最大电场强度约为4.54kV/m,以两塔之间线路中心点划定区域,在线路正下方长40 m、宽5 m的矩形区域内电场强度大于4kV/m的规定限值。考虑工程实际,在距导线中心8m的高度处架设一根屏蔽线,能将上述区域内的工频电场强度减少到4kV/m以内。若仍需进一步将工频电场强度减少50%以上,则建议最佳方案是在对地高8m,距导线中心0～2m内架设4～6根屏蔽线,或在改造成本允许的条件下架设屏蔽网。     

±800 kV同塔双回直流输电工程绝缘配合研究

随着特高压电网的不断建设,可供特高压输电线路经过的通道逐渐变得有限,线路走廊的矛盾日益突出。为提高现有输电走廊的利用效率,有必要研究±800 kV特高压线路同塔双回输电技术。对换流站电气设备和架空输电线路的绝缘配合研究认为,换流站电气设备的绝缘水平,可与以往单回线的相同。对于±800 kV同塔双回输电线工程,由于线路之间的互感作用,其参数会有所改变,对线路上的过电压水平产生一定的影响。±800 kV同塔双回输电线路采用V形绝缘子串的悬挂方式,与中国以往±800 kV单回V形绝缘子串水平排列的悬挂方式有较大的差别。分析研究表明,±800 kV同塔双回输电线工程的空气间隙,决定于操作过电压。依据±800 kV同塔双回输电线工程操作过电压仿真计算,以及±800 kV同塔双回真型塔放电特性试验研究结果,进行了绝缘配合研究,推荐了±800 kV同塔双回直流线路最小空气间隙距离。     

日本特高压交流输电技术的研究与实践(下)——参加对日咨询的考察见闻

日本东京电力公司在20世纪90年代建成了1000 kV南北输电线路(长度为190 km)和东西输电线路(长度为240 km),这些输电线路均采用同塔双回路架设。就1000 kV电压等级而言,东京电力公司在世界上首次实现了特高压同塔双回输电线路的建设,这将有助于提高电力系统的输电可靠性。该文一方面简要地阐述了东京电力公司特高压输电线路设计的基本理念及其最优化结构参数,另一方面概要地介绍了日本电力中央研究所开展的关于特高压线路污秽外绝缘特性和电磁环境影响等关键技术问题研究的考察见闻,为我国1000 kV特高压交流输电线路的设计和施工提供了参考和借鉴。     

特高压半波长输电系统绝缘配合研究

特高压半波长输电技术具有输送距离长而不需要建设中间开关站等优点,但沿线路的运行电压、工频过电压和操作过电压特征以及过电压限制措施与传统的特高压输电技术有明显不同之处,因此需要对半波长输电线路的沿线稳态运行电压、工频过电压、操作过电压、绝缘配合等进行研究.绝缘配合研究主要包括:确定变电站电气设备绝缘水平和空气间隙距离、确...     

国网电科院特高压交流输电工程关键技术研究3项课题通过验收

日前,国家电网公司科技部在北京组织召开“特高压交流输电工程关键技术研究课题验收会”,对特高压交流输电工程关键技术部分课题进行验收。国网电力科学研究院承担的3项研究课题———“1000kV特高压交流同塔双回线路过电压和绝缘配合研究”、“1000kV特高压交流同塔双回输电线     

1000kV交流同塔双回线路伞形塔与鼓型塔比较

为对特高压交流输电线路建设提供技术基础,比较了劈腿式伞形塔和收腰式伞形塔的区别,指出后者防雷性能好、杆塔质量小、工频场强稍小,收腰式伞形塔的性能优于劈腿式伞形塔。选择采用劈腿式伞形塔,还是收腰式伞形塔,与导线水平位移距离的要求值大小有关。特高压交流同塔双回线路导线之间的垂直距离达21 m,从脱冰跳跃的计算和试验结果论证了特高压交流同塔双回线路导线间不需要特别提出水平位移距离要求,收腰式伞形塔可以满足脱冰跳跃要求。双回线路的中相导线是同名相,中相导线之间的距离稍有差异,对电磁环境影响很小。通过线路的计算表明,特高压同塔双回收腰式伞形塔线路可以满足电磁环境标准要求,与鼓型塔的基本相同。在防雷性能上收腰式伞形塔明显优于鼓型塔。建议我国特高压交流同塔双回线路宜选择收腰式伞形塔。