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    限制特高壓系統中的過電壓措施

    時間:2011-04-25 08:17 來源:未知

    我國特高壓電網包括特高壓交流輸電和直流輸電兩種形式,交流為1000kV,直流為正負800kV。根據我國未來電力流向和負荷中心分布的特點以及特高壓交流輸電和特高壓直流輸電的特點,在我國特高壓電網建設中,將以1000kV交流特高壓輸電為主形成國家特高壓骨干網架,以實現各大區域電網的同步強聯網;正負800kV特高壓直流輸電則主要用于遠距離、中間無落點、無電壓支持的大功率輸電工程。
            特高壓電網系統的特性主要反映在技術特點、輸電能力和穩定性3個方面。1000kV交流輸電中間可落點,具有電網功能,輸電容量大,覆蓋范圍廣,節省輸電線路走廊,有功率損耗與輸出功率的比值小;1000kV交流輸電能力取決于各線路兩端的短路容量比和輸電線路距離,輸電穩定性主要取決于運行點的功角大小。正負800kV特高壓直流輸電中間不落點,可將大量電力直送大負荷中心,輸電容量大、輸電距離長、節省輸電線路走廊,有功功率損耗與輸送功率的比值大,其輸電穩定性取決于受端電網的結構。
            電力系統的過電壓是指由于內部故障、開關操作或遭受雷擊,而造成瞬時或持續時間較長的高于電網額定允許電壓并可能導致電氣裝置損壞的電壓升高。
            我國特高壓系統具有線路距離長、輸送容量大;各地電網差異性大;部分特高壓線路可能經過高海拔或重度污穢地區等特點。這些都使得過電壓問題成為特高壓系統設計中的重要問題之一。以下為國外特高壓系統的過電壓水平情況。
        前蘇聯:最高工作電壓 1200kV;工頻過電壓 1.4p.u; 操作過電壓 1.6-1.8p.u
        日  本:最高工作電壓 1100kV;工頻過電壓 1.4p.u; 操作過電壓 1.6-1.7p.u
        意大利:最高工作電壓 1050kV;功頻過電壓 1.35p.u;操作過電壓 1.7p.u
           目前我國尚無特高壓過電壓的標準,為了便于研究,經過反復計算和比較,并吸取其他國家的經驗,初步建議下列的絕緣水平作為進一步研究的參考和依據:電工之家
    (1)工頻過電壓:限制在1.3p.u.以下(持續時間≤5s),在個別情況下線路側短時(持續時間≤0.35s)允許在1.4p.u.以下。
    (2)相對地統計操作過電壓(出現概率為2%的操作過電壓):對于變電站、開關站設備應限制在1.6p.u以下。對于長線路的線桿塔部分限制在1.7p.u以下。
    (3)相間統計操作過電壓:對于變電站、開關站設備應限制在2.6p.u以下。對于長線路的線桿塔部分限制在2.8p.u以下。
    限制工頻過電壓
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      產生功頻過電壓的主要因素有空載長線的電容效應、線路甩負荷效應和線路單相接地故障。可采取以下措施來限制:
       1、使用高壓并聯電抗器補償特高壓線路充電電容。由于我國西電東送和南北互供等遠距離送電的要求,先當一部分特高壓線路都比較長。單段線路的充電功率很大,必須使用高壓并聯電抗器進行補償。日本由于每段特高壓線路較短,沒有使用高壓電抗器,而前蘇聯和美國的特高壓電網研究中均考慮采用固定高壓電抗器。
       2、采用可調節或可控高抗。線路補償一般在80%-90%左右。重載長線在80%-90%左右高抗補償度下,可能給無功補償和電壓控制造成相當大的問題,甚至影響到輸送能力。對此問題較好的解決辦法為采用可調節或可控高抗。在重栽時運行在低補償度,使電源的電動勢不至于太高,還有利于無功平衡和提高輸送能力;當出現功頻過電壓時,快速控制到高補償度。
       3、使用良導體地線(或光纖復合架空線OPGW),可有利于減少單相接地甩負荷過電壓。電工之家
       4、使用線路兩端聯動跳閘或過電壓繼電保護,該方法可縮短高幅值無故障甩負荷過電壓持續時間。
       5、使用金屬氧化物避雷器限制短時高幅值功頻過電壓。隨著金屬氧化物避雷器(MOA)性能的提高,使得MOA限制短時高幅值功頻過電壓成為可能,但這會對MOA能力提出很高的要求,在采用了高壓并聯電抗器后,不需要將MOA作為限制功頻過電壓的主要手段,僅在特殊情況下考慮。
       6、選擇合理的系統結構和運行方式,以降低功頻過電壓。過電壓的高低和系統結構及運行方式密切相關,這在特高壓線路運行初期尤為重要。電工之家

    限制操作過電壓
            操作過電壓是決定特高壓輸電系統絕緣水平的最重要依據。特高壓系統主要考慮三種類型的操作過電壓:合閘、分閘和接地短路過電壓。
            接地短路時在正常相產生的過電壓,主要依靠線路兩端的MOA限制。因此,在特高壓系統的操作過電壓研究中以此作為限制操作過電壓的底線,將合閘和分閘過電壓限制到適當的范圍內。又由于相當一部分限制操作過電壓措施是建立在限制功頻過電壓的基礎上,因此,除上述采用的限制功頻過電壓措施外,還要考慮下列措施:www.qa553.com
       1、金屬氧化物避雷器(MOA)。近年來隨著MOA制造水平的提高,其限制操作過電壓能力也不斷提高,成為目前國際上限制操作過電壓的主要手段之一。在現階段特高壓研究中,變電站和線路側都采用額定電壓為828kV的MOA。
       2、斷路器合閘電阻限制合閘過電壓。合閘時,斷路器輔助觸頭先合上,經過一段時間,主觸頭合上,以達到限制合閘過電壓的目的。在國外,美國BPA合閘電阻為300Ω,前蘇聯合閘電阻為378Ω,意大利使用分合閘電阻為500Ω,日本由于線路較短,采用高合閘電阻,使用分合閘電阻為700Ω。在我國,綜合各種因素后,初步確定1000kV斷路器合閘電阻去400Ω。
       3、使用控制斷路器合閘相角的方法來降低合閘過電壓,使合閘相角在電壓過零附近,以降低合閘操作過電壓。1998年國際大電網會議對相控斷路器的優缺點進行了討論,認為通過分析計算和現場試驗可以證明相控斷路器的有效性。電工之家
       4、用斷路器分閘電阻來限制甩負荷分閘過電壓。分閘時,主觸頭先打開,經過一段時間,輔助觸頭打開,以達到限制分閘過電壓的目的。但由于分閘電阻所需的能量很大,分閘電阻在有的線路中還會影響到限制合閘過電壓的效果,一般用線路兩端MOA就可以將大部分分閘過電壓限制在要求的水平以下,因此,在大部分情況下不采用分閘電阻。

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