特高压交流系统合闸过电压特点研究

由于特高压交流系统采用高阻抗电源,长距离线路和大功率输电的方式,其合闸过电压出现了一些与其他电压等级合闸过电压不同的特性,在系统研究特高压合闸过电压的基础上,对这些新特点进行了深入研究,研究表明,单回线路的合空线过电压一般高于单相重合闸过电压,但在长距离、大功率输电时,后者可能更为严重,应引起重视;在电源容量较小时,双回线路-回运行情况下另一回线路进行合空线操作时,其过电压往往较高,应重点限制;双回线路的单相重合闸过电压与小电抗的取值密切相关,故小电抗取值应在各种运行方式下进行综合选择.此外,特高压交流系统通常应采用合闸电阻限制合闸过电压,且较长线路宜采用较低阻值,较短线路宜采用较高阻值.     

特高压交流系统合闸过电压特点研究

由于特高压交流系统采用高阻抗电源、长距离线路和大功率输电的方式,其合闸过电压出现了一些与其他电压等级合闸过电压不同的特性,在系统研究特高压合闸过电压的基础上,对这些新特点进行了深入研究。研究表明,单回线路的合空线过电压一般高于单相重合闸过电压,但在长距离、大功率输电时,后者可能更为严重,应引起重视;在电源容量较小时,双回线路一回运行情况下另一回线路进行合空线操作时,其过电压往往较高,应重点限制;双回线路的单相重合闸过电压与小电抗的取值密切相关,故小电抗取值应在各种运行方式下进行综合选择。此外,特高压交流系统通常应采用合闸电阻限制合闸过电压,且较长线路宜采用较低阻值,较短线路宜采用较高阻值。     

1 000 kV输电线路同期合闸过电压的研究

随着电网电压等级的提高,对输电线路操作过电压允许值提出了更加苛刻的要求。国内外超高压系统中用得最多的利用避雷器与合闸电阻限制操作过电压的方法,在特高压系统中还能不能得到满足呢?文中利用ATP-EMTP软件分别对国内第1条特高压交流输电试验示范工程———晋东—南阳—荆门特高压交流输电工程中的1 000 kV输电线路使用避雷器和合闸电阻限制同期合闸过电压进行了分析研究,仿真结果表明利用多级合闸电阻与在线路两端和中部同时安装避雷器的方法效果最好。     

多级合闸电阻限制1000 kV输电线路操作过电压的研究

电网电压等级的提高对输电线路操作过电压允许值提出了更加严格的要求。国内外超高压系统中普遍采用的附加单级合闸电阻限制操作过电压的方法,在特高压系统中已经很难满足。作者提出采用多级合闸电阻限制特高压线路的操作过电压,并用ATP-EMTP软件对国内第一条特高压交流输电试验示范工程晋东-南阳-荆门特高压交流输电工程中的1000kV输电线路操作过电压进行了分析研究,仿真结果与理论计算值相当接近。     

特高压输电线路断路器不装合闸电阻的可行性研究

为了研究特高压(UHV)输电线路断路器不装合闸电阻的可行性,从变电站和输电线路的安全角度考虑,提出了取消断路器合闸电阻的判据,并采用电磁暂态程序(EMTP)模拟计算了线路长度为50~400 km的特高压输电线路断路器不装合闸电阻时的合闸过电压水平、波前时间及线路闪络率。计算结果表明,线路长度100 km的输电线路不宜取消合闸电阻,线路长度100 km的单回线路和I串同塔双回线路的闪络率和相间过电压标幺值分别接近判据中的允许值0.01次/a和2.95,因此在实际工程中宜结合具体条件进行研究,可能会满足取消合闸电阻的条件。提出为了扩大取消断路器合闸电阻的范围,建议进一步研究降低操作过电压等效风速系数、采取其他措施进一步抑制合空线过电压。     

1000kV交流紧凑型输电线路过电压与绝缘配合

特高压紧凑型线路输电工程的关键技术之一是限制过电压水平和合理选择线路绝缘水平。为此,基于两个500kV区域大电网之间采用1000kV紧凑型线路作为联络线的特高压系统,采用EMTP程序,重点研究了长度为100～500km的紧凑型线路的工频和操作过电压,统计分析了线路合闸和单相重合闸相地和相问过电压的波前时间和相间过电压的...     

特高压交流系统的操作过电压及其控制研究

根据国内外已有的研究成果,并结合PSCAD程序仿真分析,对特高压系统操作过电压及其限制措施进行系统的研究与讨论。 研究表明,特高压操作过电压应主要考虑接地故障、合闸与分闸过电压,其中接地故障过电压相对较低,通常使用线路两端避雷器即可将其限制在允许范围内;合闸过电压可采用合闸电阻或配置多组避雷器两种措施来加以限制,但前者存在故障、损坏等问题,而后者已在超高压系统实际运行中得到了验证;分闸过电压可使用分闸电阻或配置多组避雷器来限制,但考虑到前者不足之处较为突出,我国特高压线路倾向于不使用分闸电阻。     

750kV交流输电线路的工频及操作过电压

750kV输电线路分布电容大、波阻抗较小,线路的工频过电压及操作过电压比一般超高压线路更为严重,为了合理确定绝缘配合,有必要对其各种过电压进行研究。结合西北地区官亭-西宁750kV输变电工程,分析了电抗器中性点电抗与潜供电流、恢复电压的关系,通过计算确定了中性点电抗的取值,保证了单相重合闸的成功率。研究了各种运行方式下的工频过电压及合闸操作过电压,包括三相合闸、单相自动重合闸过电压,同时分析了金属氧化物避雷器(MOA)、断路器并联电阻等措施对过电压的抑制效果,并与实际测量结果进行了比较。在此基础上,改变线路输送容量、线路长度及保护配置方案,对750kV交流输电线路取消合闸电阻的条件进行了研究。通过电磁暂态程序(EMTP)的仿真计算表明,线路两端装设电抗器后,工频过电压符合我国关于超高压线路工频过电压的要求。同时采用线路两端装设MOA和断路器装设并联电阻的方法,可以有效降低操作过电压,而且对MOA和并联电阻热容量要求不高。当线路输送功率为700MW,线路长度<60km时可以取消断路器合闸电阻,仅靠线路两端的MOA就可将操作过电压限制到线路设计水平以下。若沿线路增加一组MOA,满足同样的过电压要求,线路允许长度可达380km。     

MOA代替合闸电阻在超特高压输电线路的研究

操作过电压是超高压、特高压电网绝缘水平的决定因素。利用电磁暂态计算程序分别对500 kV、750 kV和1000 kV电力系统的操作过电压进行仿真计算。计算结果表明:500 kV线路两端装设金属氧化物避雷器(MOA)代替合闸电阻,可将合闸、重合闸过电压限制到1.87(pu)以下,MOA吸收能量最大值为365 k J;750 kV线路在装设3组MOA代替合闸电阻时,操作过电压水平为1.65(pu),MOA吸收能量最大值为3 360 k J;对于长、短特高压输电线路,经仿真计算,必须依靠合闸电阻和MOA共同限制操作过电压,并取得较好的效果。     

特高压可控避雷器参数配置及控制策略

可控避雷器通过动态改变伏安特性可实现操作过电压的深度限制,进而取消特高压系统断路器合闸电阻,提高工程经济性和可靠性。该文研究了可控避雷器对合闸操作过电压幅值、分布、波形等特性的影响;研究了可控避雷器参数在不同系统条件、线路长度下的适应性,提出取消断路器合闸电阻的可控避雷器参数配置方案;分析了可控避雷器的控制策略和实现方法;研究了可控避雷器在不同参数、不同工况下的工作条件。研究结果表明:长度400 km以内的特高压线路,采用15%～25%可控比的可控避雷器,可将合闸操作过电压限制在允许范围;可通过监测线路电压判断线路状态进而实现可控避雷器的控制;在所提出的参数配置和控制策略下,可控避雷器能耗、工频电压耐受均满足要求。     

特高压空载变压器谐振过电压和励磁涌流分析及抑制方法

为研究从1 000kV侧合闸空载特高压(UHV)变压器的暂态特性,并确定其过电压和励磁涌流的幅值,从而为以后运行中合闸空载变压器的操作方式提供技术依据,首先将特高压交流试验示范工程系统调试时合空变过电压和励磁涌流的实测结果与模拟计算结果进行了对比,并找出了合理的的变压器励磁曲线和剩磁取值以提高仿真模型的准确性,在此基础上进行了合闸空载变压器的模拟计算。结果表明,变压器励磁曲线的电压不宜取得过低,变压器剩磁宜取40%～50%。将所选取的变压器励磁曲线和剩磁运用到特高压交流试验示范工程扩建工程的合空变研究中,并计算了从1 000kV侧合闸特高压空载变压器的过电压和励磁涌流。研究结果表明,合闸特高压空载变压器产生谐振过电压的可能性比合闸500kV变压器大,长治站和荆门站特高压空载变压器合闸均没有出现谐振过电压,而南阳站合闸第2台特高压变压器时产生了标幺值>1.3(基准值为(槡2×1 100/槡3)kV)的谐振过电压,并且基本上不衰减;合闸电阻可有效地抑制该谐振过电压;合闸时产生的励磁涌流均不大。     

特高压交流变电站用磁控式动态无功补偿技术方案

1 000 kV交流特高压变电站110 kV侧并联无功补偿电容器组具有电压等级高、容量大等特点。通过对1 000 kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程110 kV无功补偿装置的电容器和电抗器投切控制进行仿真分析,特高压输电系统因无功补偿装置频繁投切时产生的合闸涌流和系统电压波动不容忽视。讨论了110 kV磁控式动态补偿的设计方案,通过对设计方案进行仿真分析,结果表明采用磁控式动态无功补偿技术可以避免并联电容器组频繁投切,有效地稳定系统的电压波动。     

多分层直流馈入的特高压环网开断运行特性及安控措施

某受端省级电网的特高压交流环网投运后,为多特高压直流分层接入、满功率消纳提供了条件,受端特高压交直流以及1000 kV/500 kV交流电网之间的耦合强度加大。为保证故障后特高压交直流电网的可靠运行,仿真分析了1000 kV特高压环网开断后交直流耦合的电压稳定特性,以及开断后大功率转移至500 kV电网的热稳定特性,分析了此电网结构下电压稳定、热稳定两大运行问题产生的原因;为减小防控措施量,计及直流调制、切负荷等多资源控制手段的灵敏度以及优先级,建立了防控两大运行问题的统一多资源协控优化模型,并提出了基于控制代价的恒步长梯度下降启发式寻优方法来求解得到协控措施。依托实际电网开展了仿真计算,验证了该控制措施能够有效减少防控措施量。     

特高压输电系统操作过电压柔性限制方法

根据特高压输电系统对深度降低操作过电压水平的迫切需求及操作过电压常规限制方法在经济性和运行可靠性方面存在的不足,提出了操作过电压柔性限制方法的概念,阐述了可控金属氧化物避雷器(简可控避雷器)的原理。以我国目前正在建设的晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程为例,仿真计算了采用可控避雷器降低操作过电压的效果,结果表明,断路器无合闸电阻时,仅用可控避雷器可将系统相对地最大操作过电压倍数限制至1.6p.u.。对特高压输电系统操作过电压柔性限制方法的研究具有理论和工程应用价值,需要开展深入细致的研究。     

特高压互联系统联网初期动态稳定特性及控制策略

分析了通过特高压交流联络线互联的华北、华中两大装机过亿电网在联网初期面临的运行与控制方面的新情况,研究了特高压交流互联系统的动态品质,并针对系统联网初期存在的动态稳定问题,提出了切实有效的运行控制措施。这些分析和研究结果对于特高压交流互联电网的规划、设计和运行控制均具有重要指导作用。     

特高压变压器交流耐压及局部放电试验装置

综述了国内外特高压电力变压器交流耐压和局部放电试验装置的现状;以武汉高压研究院特高压试验基地1 000 kV变压器的试验数据为参考,提出了特高压电力变压器的交流耐压和局部放电的试验方法和试验电路。论述了装置中变频电源和高压电抗器的设计方法;进行了750 kV电压等级超高压电力变压器的交流耐压和局部放电试验,对试验数据进行了分析。试验结果证明了该试验装置及试验方法的合理性,同时表明该试验装置具有可靠性高、安全性好、实用性强的特点。     

多分层直流馈入的特高压环网开断运行特性及安控措施

某受端省级电网的特高压交流环网投运后,为多特高压直流分层接入、满功率消纳提供了条件,受端特高压交直流以及1000 kV/500 kV交流电网之间的耦合强度加大。为保证故障后特高压交直流电网的可靠运行,仿真分析了1000 kV特高压环网开断后交直流耦合的电压稳定特性,以及开断后大功率转移至500 kV电网的热稳定特性,分析了此电网结构下电压稳定、热稳定两大运行问题产生的原因;为减小防控措施量,计及直流调制、切负荷等多资源控制手段的灵敏度以及优先级,建立了防控两大运行问题的统一多资源协控优化模型,并提出了基于控制代价的恒步长梯度下降启发式寻优方法来求解得到协控措施。依托实际电网开展了仿真计算,验证了该控制措施能够有效减少防控措施量。     

气体绝缘开关设备中特快速瞬态过电压的全过程测量方法

特快速瞬态过电压（very fast transient overvoltages,VFTO）是超/特高压气体绝缘开关设备（gas insulatedswitchgear,GIS）设计和运行中十分关心的问题,试验研究VFTO的特性是非常必要的。VFTO包含特快速瞬态分量、工频分量和准直流分量（空载母线残余电荷电压）,其中VFTO的瞬态分量在GIS中以电压波的形式传播,致使不同位置的VFTO波形具有显著差异。因此,试验研究VFTO的关键是对VFTO时间过程和空间分布的全过程测量。研究了VFTO测量方法,采用手孔式电容传感器与阻抗变换器相结合的方法实现了全过程测量,研制出测量频带为0.003 Hz~100 MHz和波形记录时间为200 ms的测量系统;采用多个测量系统,并基于隔离开关触头间隙击穿时的电磁波辐射信号,研制出了同步触发装置,实现了对GIS上不同位置的VFTO空间分布的测量。