500 kV惠汕输电系统内过电压的研究结果和分析.docx

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1、500kV惠汕输电系统内过电压的研究结果和分析500kV惠汕输电系统内过电压的研究结果和分析fenghy导语：惠汕500kV输电线路长268km，由于取消出线断路器的合闸电阻，使统计操纵过电压和线路闪络率偏高。摘要惠汕500kV输电线路长268km，由于取消出线断路器的合闸电阻，使统计操纵过电压和线路闪络率偏高。为降低统计操纵过电压和线路闪络率，设计中在线路中间装设一组线路型444kVMOA氧化锌避雷器，属国内首创；为限制潜供电流，线路两侧各装置一组120Mvar高抗，但投产前有一组高抗因铁心接地返回制造厂修理。在只有一组高抗，内过电压和潜供电流比拟严重条件下，为确保惠汕线按时平安投产，通过反

2、复研究和分析，提出平安措施，使惠汕线顺利投产，并为惠汕线和长线路编制运行规程提供了根据。关键词输电内过电压研究1研究经过及主要结论1.1设计阶段的研究结论1994年，当惠汕输电工程进入初步设计阶段时，广东省电力设计研究院下简称“设计院与原电力部电力科学研究院下简称“电科院共同开展对该工程内过电压的计算研究。该工程踏勘的线路长293km，研究的关键问题是：在线路两侧出线断路器取消合闸电阻的条件下，怎样采取措施把统计操纵过电压和线路闪络率限制在规程和规定的范围内，确保输变电设备的平安。由于惠汕线是国内当前不装合闸电阻的最长线路，且需要在线路中间装设一组线路型氧化锌避雷器属国内首创，因此，本工程的内

3、过电压研究比短线路复杂得多。假如采用常规的计算模型，即线路参数是固定不变的，那么统计操纵过电压和线路闪络率均超过规程的规定值，因此本研究采用复杂的J.MAITI模型。这个模型按杆塔的实际尺寸、对地平均间隔以及土壤电阻率来进展计算，并考虑线路参数随频率的变化而改变，即顾及线路的高频特性。这个准确模型计算所需时间较长，每种运行方式需要十几分钟常规模型几秒钟即可计算一种方式。准确模型的计算结果较之常规模型可降低统计操纵过电压10%左右，也相应降低线路闪络率，也就是讲，采用准确模型在运行上减少10%的裕度。计算结果见电科院和设计院于1994年11月编制的（惠州汕头500kV输电系统内过电压及绝缘配合研

4、究），该研究的主要结论为：a惠汕线两侧需各装1台120Mvar高压并联电抗器以下简称“高抗，中性点小电抗均取值750。b惠汕线地线材料采用GJ-70型钢绞线是可行的。c在线路不采用快速三相重合闸条件下，惠汕线出线断路器可以取消并结合闸电阻。由于取消合闸电阻后线路闪络率仍较高，因此，必须在线路揭阳侧加装一组444kV氧化锌避雷器MOA。在三组444kVMOA投运后，合空线过电压与线路闪络率均能知足要求两组母线420kVMOA在合空线时也投入运行。d在操纵过电压下，MOA的最大能耗为允许值的23%；在故障操纵过电压下，MOA的最大能耗为允许值的19.6%。因此，把MOA作为操纵过电压的主保护，MO

5、A仍有较大的裕度。e合汕头空载变压器时，应投入该主变低压侧一组低压电抗器45Mvar，以防止主变发生谐振过电压。1.2投产前的补充研究500kV惠汕输变电工程于1997年12月18日投产。投产前设备测试时发现汕头侧高压并联电抗器铁心接地，该高抗必须返回厂家修理，不能与工程同时投产。汕头侧高抗对惠汕工程平安投产和运行调度有较大影响，且惠汕线实际长度为268km不是1994年在图纸上选线的293km，因此，500kV惠汕输变电工程启动委员会要求对该工程内过电压进展补充研究。1997年12月上旬，有关人员对线路的参数进展实测，启动委员会又要求按实测参数再进展一次过电压研究，以确保启动的平安。这次研究

6、，我们将母线型避雷器、线路型避雷器、线路中间的避雷器的实际伏安特性，线路的实际长度，汕头侧高抗无法同步投产等实际因素都考虑了进去，采用实测参数进展研究，并采用实际杆塔尺寸按高频特性得出的线路参数进展研究。这两次补充研究的主要结论是：a在汕头侧高抗退出运行时，要延长单相重合闸的重合间隔时间，建议取1.5s0s发生单相故障，0.1s线路两侧单相开关跳开，1.5两侧单相开关重合；假设线路上有两台高抗运行时，时间间隔可取为1s。b在汕头侧合空线时，合闸前汕头站500kV母线电压不宜超过530kV，在系统条件允许的情况下，可以进一步降低合闸前母线电压程度。c汕头侧出线断路器至惠汕线第一基杆塔之间的相间最

7、小净间隔应大于4.4m在不刮风条件下其正常间隔为78m，开关操纵时如遇刮风，应留意这一间隔。d合汕头空载变压器时，合闸前变压器低压侧至少要投入一组低压电抗器，如合闸前汕头站母线电压超过535kV，宜投入两组或者三组低抗，假如汕头站母线电压超过550kV，或者空载变压器低压侧接有电容器时，不宜进展合空变操纵，防止主变发生谐振。e应投入过电压保护装置，保护整定时间取0.5s，工频过电压倍数取1.4p.u.。f运行时除按上述要求外，还要参照电科院与设计院1994年11月编制的（惠州汕头500kV输电系统内过电压及绝缘配合研究）、1997年11月编制的（惠州汕头500kV输电系统内过电压及绝缘配合补充

8、研究之二）等研究报告的其他要求。2对实测参数及设备参数计算结果的分析2.1实测参数的计算结果1997年12月上旬，有关人员对线路参数进展实测，其中，正序电容的实测值C1=0.01519Fkm，按杆塔的实际排列尺寸及接地方式和土壤电阻率并考虑高频特性计算得到的计算正序电容C1=0.01317Fkm，二者相比，实测正序电容大15.34%，即是讲，268km的惠汕线，如按实测电容计，其充电功率相当于309km的线路。按实测参数进展计算，可得到以下结果：a在线路中间有MOA条件下惠汕线合空线最大过电压值达2.14p.u.，统计操纵过电压达2.06p.u.，超过国家标准2.0p.u.，假如没有中间MOA

9、装于揭阳线路侧，那么最大过电压值及统计操纵过电压值比上述数值还高。按照国家标准，那么惠汕线两侧出线断路器均要装设并结合闸电阻，否那么合空线将不会成功，但该工程已邻近投产，要装合闸电阻已不可能。b由于实测正序电容C1比计算值大15.34%，造成相间电容相应增大相间电容C=C1C03。在汕头侧高抗退出运行的条件下，潜供电流达46.6A，而采用计算所得的正序电容，所得计算结果，潜供电流才29.9A，二者相比，实测参数的潜供电流大56%，单相重合闸的重合间隔时间必须延长，否那么重合闸不可能成功。2.2对实测参数的分析本次惠汕线实测正序电容C1=0.01519Fkm，比计算值大15.34%。查阅省内的沙

10、江线实测值C1=0.01377Fkm，核增线实测值C1=0.013Fkm，蓄罗线实测C1=0.0134Fkm，罗增线实测值C1=0.0139Fkm，查阅国内华北电网大同金山实测C1=0.01317Fkm，广西天平线实测C1=0.01359Fkm，天来线实测C1=0.01359Fkm，就是讲大多数500kV线实测线路正序电容与计算值特别相近，实测结果的波速均为290000km/s以上本应300000km/s，但线路有电阻阻尼，而惠汕线按实测参数计，其波速为270000km/s波速v=1L1C1，讲明实测的正序电容偏大，使波速降低实测正序电感与计算值相近。实测电容偏大的原因，有设备的原因，也有公式

11、换算的原因，如用分布参数计算，比用集中参数计算可缩小3%4%的误差。由于采用实测参数进展计算是在投产前几天进展的，为了不影响投产的时间安排，经设计院与电科院获得一致意见，又采用计算参数进展研究。上述投产前两次补充研究的6条结论，主要是采用计算参数的结果而得出的。1997年12月18日，惠汕线顺利投产的理论证实，采用计算参数所得的结果是经得起考验的，是有科学根据的。当然，惠汕线在投产时由于汕头侧高抗无法同步投产，投产时的技术条件相对来讲比拟复杂和恶劣，可以一次投产成功，是各方共同努力的结果，其中，也有电科院有关专家所作的奉献。2.3线路中间避雷器伏安特性对计算结果的影响惠汕线两侧的线路型氧化锌避

12、雷器444kVMOA是西安电瓷厂制造的，而线路中间揭阳侧的线路型氧化锌避雷器是西安电瓷研究所特制的，由于线路中间避雷器需置于铁塔之上，由于构造上的原因，该避雷器的伏安特性与两侧避雷器不能完全一致，中间避雷器在操纵冲击电流2kA时的冲击残压为900kV，而两侧线路型避雷器在操纵冲击电流2kA时的冲击残压为862kV，中间避雷器残压进步4.4%，进而导致线路的过电压程度和线路闪络率相应进步。尽管所进步的相对值不大，但对取消合闸电阻的长线路来讲，这也是影响过电压的一个因素。3结论500kV惠汕线是当前国内出线断路器取消合闸电阻的最长线路。工程于1997年12月18日顺利投产，讲明了计算研究工作是正确的和科学的。惠汕线在限制内在过电压方面有如下设计特点：1惠汕线是当前国内出线断路器取消合闸电阻最长的500kV线路；2取消合闸电阻后使统计操纵过电压放线路闪络率偏高，为确保合空线的成功和便于运行操纵，在揭阳侧加装一组444kVMOA氧化锌避雷器，属国内首创；3为限制潜供电流，线路两侧各装置一组120Mvar高抗，中性点小电抗值为750；4计算研究采用线路参数随频率的变化的准确模型，使过电压值比常规模型可降低约10%，因此在运行上减少10%的裕度。0