特高压输电技术5.ppt
武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP1特高压电网内部过电压及其限制措施n电力系统内部过电压是指由于电力系统故障和/或者开关操作而引起电网中电磁能量的转化，从而造成瞬时或持续时间较长的髙于电网额定允许电压并对电气装置造成威胁的电压升髙。n内部过电压是电力系统中的一种电磁暂态现象。内部过电压分为操作过电压和暂时过电压两大类。n操作过电压：在故障或操作时瞬间发生的过渡过程过电压。n暂时过电压：分为工频过电压和谐振过电压。2004-12-141武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP2特高压电网内部过电压及其限制措施n随着电网标称电压的升高，从高压、超高压到特高压，内部过电压对输变电设备绝缘设计的影响越来越大。一方面，过电压的基值随标称电压的升高而增大，即使过电压倍数一样，过电压的幅值也随之增大。另一方面，随标称电压的升高，设备绝缘受电压的影响越来越敏感。特别是对特高压电网中的外绝缘，其耐受内过电压的水平出现了饱和现象，即放电电压与间隙距离成非线性关系。n操作过电压是影响绝缘设计的关键因素，从高压、超高压到特高压，逐步降低过电压倍数至关重要。n工频过电压是选择金属氧化物避雷器额定电压的基础，从而决定着绝缘配合，一定要限制到合适的水平。2004-12-142武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP3特高压电网内部过电压及其限制措施n高压、超高压、特高压电网的过电压倍数：2004-12-143武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP4特高压电网内部过电压及其限制措施n高压、超高压、特高压电网的过电压倍数：各国特高压系统过电压水平各国特高压系统过电压水平 2004-12-144武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP5特高压电网内部过电压及其限制措施n工频过电压v影响工频过电压的主要因素 1)空载长线路的电容效应及系统阻抗的影响 空载长线路上的电压分布 空载长线末端电压升高与线路长度的关系 2004-12-145武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP6特高压电网内部过电压及其限制措施2)线路甩负荷效应 当输电线路重负荷运行时，由于某种原因线路末端断路器突然跳闸甩掉负荷，也是造成工频电压升高的原因之一，通常称为甩负荷效应。3)线路单相接地故障的影响 4)发电机转速的增加及自动电压调节器（AVR）和调速器 2004-12-146武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP7特高压电网内部过电压及其限制措施n限制工频过电压的可能措施1)使用高压并联电抗器补偿特高压线路电容 2)使用可控高抗或可调节高抗3)使用良导体地线(或光纤复合架空地线OPGW)4)使用线路两端联动跳闸或过电压继电保护 5)使用大容量金属氧化物避雷器6)选择合理的系统结构和运行方式2004-12-147武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP8特高压电网内部过电压及其限制措施n潜供电流及其限制措施n特高压线路的潜供电流大，恢复电压高，潜供电弧难以自熄灭，可能影响单相重合闸的无电流间歇时间和成功概率，故需研究限制潜供电流和加快潜供电弧熄灭的措施。以提高特高压线路的单相重合闸成功率。潜供电流的机理潜供电流示意图 2004-12-148武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP9特高压电网内部过电压及其限制措施v加快特高压系统潜供电流熄灭措施 1)在有高压并联电抗器的线路利用加装高压并联电抗器中性点电抗（又称小电抗）的方法,减小潜供电流和恢复电压。电抗器中性点接小电抗 2004-12-149武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP10特高压电网内部过电压及其限制措施2)使用快速接地开关(HSGS)快速接地开关示意图 快速接地开关的动作顺序 2004-12-1410武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP11特高压电网内部过电压及其限制措施 快速接地开关(HSGS)消除潜供电弧的原理：日本及一些国家采用快速接地开关（HSGS）加速潜供电弧的熄灭。如前图所示,这种方法是在故障相线路两侧开关跳开后，先快速合上故障线路两侧的HSGS,将接地点的潜供电流转移到电阻很小的两侧闭合的接地开关上,并使大大降低恢复电压，以促使接地点潜供电弧熄灭；然后打开HSGS，利用开关的灭弧能力将其电弧强迫熄灭。最后再重合故障相线路。2004-12-1411武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP12特高压电网内部过电压及其限制措施n操作过电压v限制特高压系统操作过电压主要措施 1)金属氧化物避雷器（MOA）2)断路器合闸电阻限制合闸过电压 3)使用控制断路器合闸相角方法降低合闸过电压 4)使用断路器分闸电阻限制甩负荷分闸过电压的可行性 5)选择适当的运行方式以降低操作过电压 2004-12-1412武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP13特高压电网内部过电压及其限制措施v不同过电压限制措施1000kV线路合闸操作过电压的影响 1)仅使用MOA限制合闸过电压2)使用MOA及控制合闸相角方式限制过电压 3)使用断路器合闸电阻及MOA限制合闸过电压 采用MOA及合闸电阻限制合闸过电压波形 2004-12-1413武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP14特高压电网内部过电压及其限制措施v不同过电压限制措施特高压线路分闸操作过电压的影响 1)仅使用MOA限制分闸过电压2)使用断路器分闸电阻及MOA限制甩负荷分闸操作过电压 3)可控高压并联电抗器对分闸操作过电压影响 可控高抗对分闸操作过电压影响对比 可控高抗及线路中部MOA状况线路首端过电压(p.u.)线路中部过电压(p.u.)线路末端过电压(p.u.)避雷器最大能耗(MJ)固定高抗(90%补偿度)1.431.681.512.550ms完成调节1.441.731.546.1100ms完成调节1.441.731.547.62004-12-1414武汉高压研究所武汉高压研究所WUHAN HIGH VOLTAGE RESEARCH INSTITUTEP15特高压电网内部过电压及其限制措施其他国家特高压过电压限制措施比较 项目前苏联日本美国(BPA)意大利合理的最长单段线路长度 500km左右400km左右400km左右高压电抗器采用不用采用未用可控或可调节高抗高抗火花间隙接入不用两端联动跳闸采用断路器合闸电阻采用采用采用采用断路器分闸电阻不采用采用不采用采用断路器并联电阻值()378700300500避雷器采用采用采用采用2004-12-1415
