（电气工程专业论文）串联补偿装置对电网运行安全影响的研究.pdf

重庆大学工程硕士学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t b yi n t r o d u c i n gr e a c t a n c eo fo p p o s i t es i g nt ot h a to f t h ei n d u c t i v el i n er e a c t a n c et o s h o r t e nt h ee l e c t r i c a ld i s t a n c ea n di n c r e a s et h es y n c h r o n o u st o r q u eb e t w e e nd i f f e r e n t g e n e r a t o r s ，s e r i e sc o m p e n s a t i o nt e c h n i q u eo fa ct r a n s m i s s i o ns y s t e mc a l li m p r o v et h e s t a b i l i t yo fp o w e rs y s t e m ，r e d u c ev o l t a g ed r o pa n dr e l a t i v ep o w e ra n g l e s ，t h e r e b y a d d i n gf u r t h e rc a p a b i l i t ya sw e l la sf l e x i b i l i t yt oa cp o w e rt r a n s m i s s i o n i no r d e rt oa l l e v i a t et h ep o w e rs h o r t a g e ，e r t a n ，t h el a r g e s th y d r o p o w e rs t a t i o nb y t h ee n do ft h e2 0 t hc e n t u r yi nc h i n a ，h a db e e nc o n s t r u c t e da n dp u ti n t oo p e r a t i o ni n 19 9 8 a tt h es a m et i m e ，t h e ”y ”一s h a p e d5 0 0 k vp o w e rg r i dc a m ei n t o b e i n gi n s i c h u a n t h e r ea r en e a r30 0 0m wp o w e rd e l i v e r e dt ot h eh o n g g o us u b s t a t i o n a 50 0 k vs u b s t a t i o no fs i c h u a np o w e rg r i dw h i c hi sl o c a t e di n z i g o n g a s a c r o s s h i g h - a l t i t u d e ，h e a v y - i c e dl i a n g s h a na r e aw i t ha b o m i n a b l ec l i m a t ea n dg e o l o g i c a l e n v i r o n m e n ta n do v e rd i s t a n c e so f4 7 0 k m ，t h et h r e ec i r c u i t so f5 0 0 k vt r a n s m i s s i o n l i n e sf a c em o r ep r e s s u r eo nt r a n s m i s s i o nr e l i a b i l i t ya n ds t a b i l i t yt h a nt h es a m ev o l t a g e l e v e ll i n e s f o rt h e p u r p o s e o fi n c r e a s i n gt h e d e l i v e r i n gc a p a c i t y a n d r e l i a b i l i t y o f t r a n s m i s s i o nc h a n n e lo fe r t a nh y d r o p o w e rs t a t i o n ，s e r i e sr e a c t i v ec o m p e n s a t i o n e q u i p m e n t sf o rt h r e ec i r c u i t so f5 0 0 k vt r a n s m i s s i o nl i n ef r o me r t a nh y d r o p o w e r s t a t i o nt op u t is w i t c hy a r dw e r ei n s t a l l e di np u t is w i t c hy a r d a c c o r d i n gt ot h es p e c i f i cc o n d i t i o n so fs i c h u a ng r i da n dp n t is w i t c hy a r d ，t h e f o l l o w i n ga s p e c t so fs e r i e sc o m p e n s a t i o ne q u i p m e n t sw i l lb ea n a l y z e da n ds t u d i e di n t h ep a p e r t h ei n f l u e n c et ot h es e c o n d a r ya r cc u r r e n t t h ei n f l u e n c et or e c o v e r yv o l t a g eo ft h ec i r c u i tb r e a k e r t h ea n a l y s i so fl i n ee x c e s sv o l t a g ea n do v e rv o l t a g ep r o t e c t i o ni ns e r i e s c o m p e n s a t i o ns t a t i o n t h ed e p l o y m e n to fs e r i e sc o m p e n s a t i o nc a p a c i t o r s t h ec a p a b i l i t yo fm e t a lo x i d ev a r i s t o r s t 1 1 ep a r a m e t e rd e s i g no ft h ec u r r e n tl i m i t i n ga n dd a m p i n gc i r c u i t i nt e r m so ft h e o r e t i c a lk n o w l e d g ea n de n g i n e e r i n gp r a c t i c e ，t h ep a p e ra n a l y z e st h e c h a r a c t e r i s t i c so fs e r i e sc o m p e n s a t i o ne q u i p m e n ta n di t sc o r r e s p o n d i n gi n f l u e n c et ot h e s y s t e ma i m i n ga tg u i d i n ge q u i p m e n ts e l e c t i o n ，t e c h n o l o g i c a li m p r o v e m e n t ，a n d e n g i n e e r i n gc o n s t r u c t i o n ，d i s s e m i n a t i n gs e r i e sc o m p e n s a t i o na p p l i c a t i o nt e c t m i q u e 1 1 重庆；) v - t 工程硕二仁学位论文a b s 丁r a c ，r u s e do n5 0 0 k vl i n e s ，e s p e c i a l l 3 7p r o v i d i n gt e c h n i c a la n dt h e o r yb a s ef o rd i s p a t c h i n g ， e n s u r i n gt h ec r e d i b l ea n ds t e a d yo p e r a t i o no f t h e50 0 k vs y s t e m k e yw o r d s ：s e r i e sc o m p e n s a t i o ne q u i p m e n t s y s t e m si n t e r f e r e n c e p r o t e c t i o nm e a s u r e se q u i p m e n tc o n f i g u r a t i o n 独创性! 声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重庆大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本 研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：f 弓台、叉签字吼加。多矽月；秽日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重麽太堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许 论文被查阅和借阅。本人授权 重麽太堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密( ) ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( v ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名：彳弓糸支 导师签名： 签字日期：枷。6 年夕月扣曰 签字日期：易毹否年尸月夕罐3 重庆大学工稃硕士学位论文1 绪论 1 1 课题的实用意义 1 绪论 1 1 1 串联补偿技术 串联在输配电线路中的电容器组及其保护、控制等设备组成的装置，全称串 联电容器补偿装置，主要包括串联电容器、放电间隙、旁路断路器和负荷开关、 隔离开关、阻尼元件、辅助设备和绝缘平台等设备，俗称串补。在交流输电系统 中利用串联电容器的容性阻抗，补偿输电线路的部分感性阻抗，使得发电机组间电 气距离缩短，同步力矩增加，达到改善系统稳定性，减少功率输送引起的电压降和 功角差，从而提高电力系统稳定运行水平，扩大线路输送容量，提高网络实际输送 能力的目的。其补偿度基本不变或不能平滑调节，称为固定串补装置( f s c ) ，简称 串补。在输电线路中串联补偿电容两端并上晶闸管控制的电抗器及保护控制设备 组成的装置称为晶闸管控制的串联补偿装置，简称可控串补( t c s c ) 。它可以在相 当广的范围内平滑快速地调节串补装置的容抗 1 - - 4 j e 串补装置的主要作用是： 提高电力系统的稳定性，增加系统输送能力。串联电容器的容抗抵消掉线 路部分感抗，相当于缩短了线路的电气距离，同时使线路两端电压的相角变小， 抗干扰裕度增大，从而提高了线路输电能力，提高了系统稳定水平。 改善系统的运行电压和无功平衡条件，在配电网中主要用于补偿线路的感 性压降，改善电压质量。 串联电容器所产生的无功与通过电容电流的平方成正比，即串联电容对改善 系统运行电压和无功平衡条件具有自适应性。与并联补偿装置相比若提高线路末 端电压，以采取串联电容补偿装置较经济；若提高系统电压水平或减少线路有功 损耗，以选用并联电容补偿装置较宜。 合理分配并联线路或环网中的潮流分布。 串补电容相当于缩短了线路的电气距离，在由不同导线截面和不同电压等级 线路经变压器组成的电网中，经优化后可使潮流分布合理，有利于减少线路有功 损耗。 降低网损 由于线路损耗主要由线路电阻造成，在一定情况下，串联电容减小无功电流， 抬高运行电压，从而减少网损。 重庆大学工程硕士学位论文1 绪论 经济 串补技术在远距离、大容量输电中的应用，可减少输电线路回路数，从而节 省投资。 对可控串补除具有固定串补的作用外还具有快速连续调节工频等值容抗特 点，可控制线路潮流、阻尼功率摇摆和低频振荡，抑制次同步谐振( s s r ) 等特点。 由于串补技术性能优越，投资省，见效快，所以串补技术在电力系统，特别 是大容量、远距离输电系统中得到广泛的应用“”。 应用串补需注意研究的问题： 次同步谐振( s s r ) 长距离输电线路中采用串联补偿后，在某种运行方式和补偿度( 特别是补偿度 较高时) 的情况下，有可能在机械与电气系统问发生谐振，其振荡频率低于电网额 定频率，这种振荡称为次同步谐振( s s r ) 。在汽轮机发电机通过一回或多回串联补 偿线路连接到负荷区时可能发生s s r 。 线路断路器恢复电压( t r v ) 串补线路上发生短路故障时，串联电容器可能被火花间隙旁路，这时串联电 容器对断路器恢复电压没有影响；但在有些情况下( 如短路电流较小时) ，火花间 隙可能不动作，由于串联电容器残压的作用，线路断路器跳闸瞬间其断口恢复电 压会提高，影响断路器正常开断。 线路潜供电流 在单相接地过程中，若旁路断路器和保护间隙均没有动作，则电容器残余电 荷均可能通过短路及高抗等组成的回路放电，提高了潜供电流暂态分量的幅值。 由于其衰减较慢，有可能影响潜供电弧自灭，对单相重合闸不利。 对线路继电保护的影响 串补电容线路短路时，在暂态过程中产生振荡衰减的低频分量，造成距离保 护i 段超越。线路装有串补电容后，因容性阻抗的存在将使电压、电流的相位发生 变化，进而影响保护的动作特性。只要保护安装处至短路点之间包含串补电容， 测量阻抗( x l x c ) 与线路距离的比例关系受到破坏，通常要缩短保护范围。容抗 上由于流过助增电流而使测量得到的等值容抗大大增加，使得串补电容的补偿效 应影响到相邻线的保护。 串补电容对继电保护的影响主要决定于补偿度、串补安装地点、保护间隙类 型、保护间隙击穿和m o v 导通以及串补电容故障时产生的暂态分量和电气量变化。 1 1 2 研究背景 目前，作为四川电网主通道的5 0 0 k v - 二自线，通过横跨重冰区、高海拔的三条 重庆大学工程硕士学位论文l 绪论 长4 7 0k m 的5 0 0 k v 线路输送二滩电厂近3 0 0 万k w 的电力，但该线路的单相永久故障 稳定极限在2 9 0 万k w 左右，根据2 0 0 3 年二自线2 8 0 万k w 潮流、2 0 0 4 年二自线2 7 8 万k w 潮流和2 0 0 5 年二白线2 8 0 万k w 潮流，二自线已接近本身线路的单相永久故障稳定极 限，抗干扰能力弱。且该线路经过地区地形复杂、气候恶劣，故障率较相同电压 等级线路高，使由于线路的小扰动而导致大电网事故几率大大增大。而二自线所 经过地区地理环境的恶劣使扩大二滩电站至自贡的输电走廊十分困难且投资不经 济，在现有情况下提高二自线的输送容量，增大稳定极限，增强其抗干扰能力， 考虑一定的串联补偿无疑是经济、有效、环保的方法“”。 1 2 国内外研究的现状 电力串联补偿技术是一项比较成熟的技术，世界上已安装的串联补偿电容已 经超过9 0 g v a r 。 由于西方发达国家在环保方面的严格要求和对输电系统高可靠性要求等方面 的因素，西方发达国家对串联补偿技术的研究和应用取得很大的发展。 串补技术在国外电力系统应用发展历程如下： 1 9 5 0 年，瑞典a l f t e r ，串联补偿首次应用于2 3 0 k v 电网； 1 9 5 4 年，瑞典h l a v e r o ，串联补偿首次应用于3 8 0 k v 电网； 1 9 6 8 年，美国太平洋公司，串联补偿首次应用于5 0 0 k v 电网； 1 9 8 9 年，巴西伊泰普，串联补偿首次应用于8 0 0 k v 电网； 1 9 9 1 年，美国a e p ，可控硅投切的串联补偿应用于3 4 5 k v 电网； 1 9 9 2 年，美国w a p a 和b p a ，可控串联补偿首次应用于2 3 0 k v 电网： 1 9 9 3 年，美国b p a ，可控串联补偿首次应用于5 0 0 k v 电网； 到1 9 9 8 年，世界上串补电容安装总容量已超过9 0 g v a r 。 n o k i a 公司：从1 9 6 4 年开始投入使用，截止2 0 0 0 年投入使用和即将投入使用的 工程有7 1 套。近三年来投入使用7 套中，用于4 0 0 k v 以上电压等级的有6 套。 g e 公司：从1 9 2 8 年开始生产有关设备。近三年来投入的主要串补工程中有3 套， 其中用于5 0 0 k v 以上电压等级的有l 套。 s i e m e n s 公司：在近三年来投入使用的有8 套，其中用于5 0 0 k v 以上电压等级的 有7 套。 七十年代，我国曾在华= l 2 2 0 k v 及西j k 3 3 0 k v 系统用过串联电容补偿技术，但 由于当时串联电容器的可靠性太差以及以后系统条件变化，这些串联电容都相继 退出了运行。近二十年来。国际上串联电容器的技术水平有了较大提高；采用新 型电容器，氧化锌避雷器保护，先进的光电控制和保护系统，使得串联补偿电容 重庆大学工程硕十学位论文1 绪论 器在能耗、可靠性和运行特性等诸多方面有了较大改善。根据国外统计，可用率 达至1 j 9 9 5 4 ，事故率0 6 次年组，平均故障修复时间：6 7 9 d , 时次。 在我国串补技术有广泛应用的前景，其主要原因如下： 发电一次能源主要集中在西部，因此，大容量、长距离的“西电东送”将 不可避免。 人口稠密地区，架线通道十分紧张。 随着系统的发展，电网安全稳定水平需进一步提高。 随着全国联网进程，电网互联的出现和增多，串补技术在提高电网交换功 率、加强电网互联、抑制低频振荡( 可控串补) 等技术领域可有很大作用。 目前国内电力需求加大，电力市场化的速度加快。而串补技术具有建设周 期短、投入少的特点。 目前国内已开始进行串补装置集成，向国产化方向发展。 串联补偿技术是一项较成熟的技术。自第一个超高压串补站投运开始至今， 串联补偿技术在超高压电力系统运行已达4 0 多年。现代串联电容补偿技术由于电 容器质量的提高、采用m o v 保护、平台上无源化、控制和保护设备地面化、信号转 送光纤化等，可靠性大大提高。串联补偿技术能够提高系统稳定性水平、改造系 统无功电压分布、均衡潮流。在一定情况下，采用串补技术还可以减少输电线路， 具有较大的技术、经济优点。 结合我国国情，一次能源主要集中在西部，远距离“西电东送”不可避免， 同时为满足电力不断增长的需要及各大区联网的需要，为了满足联网后输电能力 的需要，满足安全稳定水平的需要，减少投资等因素，串补技术将大有发展前景。 近几年来，电网建设发展迅速，大容量长距离输电增多，由于环保和大容量、 长距离输电稳定性要求，在我国串联补偿技术有一定的发展，加之“西电东送” 系统工程的实施，给串补技术应用带来了机遇，我国目前己有伊敏一冯屯、天生 桥平果等五个5 0 0 k v 工程投入运行的串联补偿装置，还有一些线路的串补装置工 程正在建设和规划中0 1 - 捌。 1 3 本文研究的主要内容 本论文主要是对工程实际的研究、论证，作者作为全国第一套高海拔、大日 温差、重冰区和四川第一套5 0 0 k v 线路串联补偿装置的运行维护、检修单位主要负 责人，多次参与二滩一普提5 0 0 k v 输电线路串补工程的前期研究、准备工作，通过 对5 0 0 k v 普提开关站串补工程的研究、实践工作，作者对超高压远距离输电系统中 采用串联电容补偿技术有了比较全面的了解、掌握，总结自己的工作实际，借鉴 4 重庆大学工程硕十学位论文1 绪论 国内外相关研究成果、有关电力系统运行与控制理论知识和串联补偿技术实际应 用，结合四川目前的5 0 0 k v 网络实际和5 0 0 k v 普提开关站具体位置、环境状况和实 际变电设备状况，辅助以现代计算机仿真技术，对距二滩电站2 0 0 k m 的5 0 0 k v 普提 开关站串补装置的主要设备配置及其作为四川大电源、远距离输送电力的第一套 串补装置引来的相应问题等进行研究、分析，从理论知识和工程应用角度分析、 明确串补设备的特征、特性，为相关变电设备的选择、技术改进和工程施工提供 参考，普及串联补偿在超高压线路的应用技术，更为这些变电设备( 目前应用国 外进口产品) 的调度、运行维护、操作规范、检修试验等提供技术依据和理论支 撑，确保四川5 0 0 k v 系统的可靠、正常运行。 本论文主要内容有： 5 0 0 k v 普提开关站串补对潜供电流的影响 5 0 0 k v 普提开关站串补对线路断路器恢复电压的影响 5 0 0 k v 普提开关站串补线路过电压分析和串补站过电压保护措施 5 0 0 k v 普提开关站串补电容器的配置分析 5 0 0 k v 普提开关站串补金属氧化物限压器的能量配置分析 5 0 0 k v 普提开关站串补阻尼回路的选型和参数设计 本论文以四川电力系统5 0 0 k v 普提开关站串联补偿为研究对象，根据四川电力 系统5 0 0 k v 网架及设备的现场运行参数实际状况，用r t d s 和m a t l a b 仿真系统对四川 5 0 0 k v 电力系统进行建模分析，结合工程实际经验，研究在不同串联补偿度和不同 故障下，串联补偿对系统的影响，同时从工程实际角度分析串联补偿设备。 重庆大学工程硕士学位论文 25 0 0 k v 普提开关站串联补偿状况 2 5 0 0 k v 普提开关站串联补偿状况 2 1 四川电网5 0 0 k v 系统条件( 系统接线和运行方式) 2 1 1 系统接线 图2 1 ：2 0 0 5 水平年川渝5 0 0 k v 电网系统接线示意图 f i g2 1 g e o g r a p h y w i r i n g d i a g r a m o f e h u a n y u5 0 0 k v p o w e r n e t w o r k i n2 0 0 5 6 重庆大学工程硕士学位论文 25 0 0 k v 普提开关站串联私偿状况 图2 ，2 - 2 0 1 0 水平年川渝5 0 0 k v 电网系统接线示意图 f i g2 2g e o g r a p h yw i r i n gd i a g r a mo f c h u a n y u5 0 0 k vp o w e rn e t w o r ki n2 0 1 0 2 1 2 系统研究状况 串补设备配置和参数选择与系统条件密不可分【1 s l 。为了确保本课题研究能 反映今后可能出现的各种系统状况，本课题主要综合考虑以下几种系统运行和接 线方式： 2 0 0 5 年，系统正常运行方式，二滩一普提三回线均正常运行。系统接线 和潮流如图1 所示； 2 0 0 5 年，二滩一普提双回线运行方式，系统接线参考图2 1 ： 2 0 0 5 年，二滩一普提单回线运行方式，系统接线参考图2 1 ； 2 0 1 0 年，系统正常运行方式，二滩一普提三回线均正常运行。系统接线 和潮流如图2 2 所示； 2 0 1 0 年，二滩一普提双回线运行方式，系统接线参考图2 2 ； 2 0 1 0 年，二滩一普提单回线运行方式，系统接线参考图2 2 。 2 2 四川电网5 0 0 k v 系统加强方案分析 7 重庆大学工程硕士学位论文 25 0 0 k v 普提开芙站串联补偿状况 随着四川省工业经济的发展，四川省电力公司也做了大量工作发展电力，但 工业经济快速发展和电源点的迅猛增长，越发显现出四川电网的薄弱。主要表现 在以下几个方面： 电力工业快速发展，但结构问题突出 四川水能资源丰富，能源发展长期以来坚持“水主火辅”，因此，导致在增加 的装机容量中，水电的发展速度明显高于火电。且近几年来，四川水电进入了历 史上发展最快的时期，随着宝珠寺、二滩、大桥电站的相继建成投运，四j i l 水电 特性逐步改善但调节性能差的水电站比例仍然较高。截止2 0 0 1 年达到季以上调节 能力的仅有宝珠寺和大桥电站( 装机总容量共8 0 万k w ) ，仅占总水电装机容量的 7 0 4 ，达到季调节能力的电站只有二滩电站( 装机总容量共3 3 0 万k w ) ，仅占总 水电装机容量的2 9 ，多数为径流式和日( 周) 调节电站，受河流来水分布的不 均衡影响很大，丰枯期出力变化大，丰水期水电弃水电量大，枯水期水电可发电 量较少。相对应，火电受能源限制、环保制约和火电机组的特性限制，火电的年 利用小时较低，也很大程度上对四川电网的运行造成一定的影响。 负荷峰谷差大，水电弃水调峰，运行经济性差 随着生活用电和第三产业用电比重的不断上升，负荷的峰谷差也逐渐加大。 虽然采取了丰枯、峰谷电价以及进行削蜂填谷等需求侧管理，但效果不是很明显。 以2 0 0 1 年为例，2 0 0 1 年统调电网最大峰谷差3 4 6 3 万k w ，年平均峰谷差2 3 3 8 万k w ，月均负荷率只有7 5 7 7 。丰水期由于火电调峰容量有限，水电被迫弃水调 峰，如1 9 9 8 、1 9 9 9 、2 0 0 0 、2 0 0 1 年全年弃水调峰损失电量分别为2 2 3 3 亿k w h 、 2 8 6 7 亿k w h 、3 9 7 5 亿k w h 、4 6 5 7 亿k w h ，明显成逐年上升趋势，影响水电的经 济效益。 电网薄弱，稳定水平较低 四川的5 0 0 k v “y ”型电网是随着二滩电站的建成投运逐步建成、发展的，由 于只有二滩电站一个电源接在5 0 0 k v 主干网上，且二滩距离负荷中心较远，受端 电网无直接接入5 0 0 k v 电网的电源，缺乏电源支撑。而且二滩电站装机容量大， 扣除送端攀枝花用电后还约有2 9 0 3 0 0 万k w 电力送入自贡5 0 0 k v 洪沟变电站， 电力汇集过于集中，5 0 0 k v 网架结构薄弱，稳定水平较低，二滩洪沟线路三相 短路故障的暂态稳定极限为2 4 0 万k w ，考虑线路稳定性就要封锁二滩几十万k w 电力。 此外，川渝电网和华中电网联网后四川电网除向重庆电网送电外，丰水期还 要通过华中电网向华东电网送电，长距离输电使得5 0 0 k v 电网缺乏电源支撑的问 题更为突出，导致四川电网稳定水平的进一步下降。根据川渝5 0 0 k v 、2 2 0 k v 电磁环网解网运行及钶范第二回线路建设必要性研究的计算结果表明，川渝电 8 重庆大学工稗硕士学位论文25 0 0 k v 普提开关站串联补偿状况 网和华中电网联网后二滩洪沟线路二滩侧三相短路故障稳定极限要比联网前下 降3 7 万k w 。 电力供应不足现象表现突出 “九五”后期，随着二滩电站等部分水、火电源的陆续投产，扭转了四j | i 省 持续二十几年的缺电局面，并且在一段时期内出现了暂时性的、低水平下的电力 富裕现象。 进入“十五”后，随着国民经济的高速发展，四j l l 省的电力负荷出现了前所 未有的快速增长。由于四川省的电源装机中调节性能差的水电电源占较大比例， 枯水期水电出力下降较多，而四川省的最大负荷又出现在枯水期，造成枯水期电 力供应紧张。同时，电网建设的滞后、火电燃煤的缺乏也进一步加剧了电力供需 矛盾，2 0 0 2 2 0 0 5 年枯水期，四川电网已经多次出现缺电局面，拉闸限电再次发 生。 四j i l 西南水能资源丰富 攀西地区水能资源极为丰富，除已建成的二滩电站外，位于攀西地区的西溪 河、美姑河、黑水河、安宁河和水洛河上的众多大、中型水电站也将陆续开发， 总装机近3 0 0 万k w ，同时，位于二滩电站上游的锦屏一级、锦屏二级和官地电站 也已进入建设阶段，总装机达1 0 4 0 万k w 。 2 35 0 0 k v 普提开关站串联补偿概述 2 3 1 安装地点 二普线普提5 0 0 k v 变电站高抗线路侧 = 滩 普提 虫旷害由 蜜旷害虫 由旷垒由 图2 3 ：串补站系统接线 f i g2 3s y s t e mc o n n e c t i o no f s e r i e sc o m p e n s a t i o ns t a t i o n 重庆大学工程硕士学位论文 25 0 0 k v 普提开戈站串联补偿状况 2 3 2 串补站主要参数 旁路刀闸 旁路断路器 图2 4 ：串补站接线图 f i g2 4w i r i n gd i a g r a mo f s e r i e sc o m p e n s a t i o ns t a t i o n 2 3 3 主要技术参数 串补度：4 0 额定电流：2 2 k a 2 3 4 环境条件 电容容抗：2 1 7 q 串补容量：2 7 1 2 m v a r 回 序号项目现场条件 l安装地点户外 2海拔高度2 1 0 0 m 环境温度 3 多年极端最高温度4 0 摄氏度 多年极端最低温度一3 0 摄氏度 4 日照( 风速0 5 m s )0 1 1 2 w 平方c m 5 覆冰厚度 2 0 m m 6覆雪厚度2 5 0 m m 7最大风速3 0 r i d s 8 多年平均相对湿度( 2 5 摄氏度) 9 0 抗地震能力 9 水平分量 0 2 9 垂直分量 0 1 9 1 0 污秽等级 i i i 1 1 泄露比距2 5 c m k v 1 2 最大日温差 2 5 k 1 0 重庆大学工拧硕十学位论文 25 0 0 k v 普提哥关站串联补偿状况 备注 2 4 小结 考虑最大覆冰、最大覆雪和5 0 最大风速的荷载同时作用 风速为距离地面l o m 高度l o m i n 最大平均值 考虑水平加速度和垂直加速度同时作用，安全系数1 6 7 按最高电压计算 本章阐述了四川电网的现状和四j l i 电力的发展，明确了四j i i5 0 0 k v 电网加装 串联补偿装置的类型、地点和条件。通过阐述四川5 0 0 k v 电网状况与存在的问题， 结合四川电力的发展的需要，提出了在5 0 0 k v 普提开关站加装串联补偿装置的方 案，并明确了串补的类型和环境条件。 重庆大学工程硕士学位论文3 串联补偿装置对潜供电流和线路断路器恢复电压的影响 3 串联补偿装置对潜供电流和线路断路器恢复电压的影响 3 1 串补装置对潜供电流暂态过程的影响 二普线普提串补站位于线路普提侧。如果串补装设在普提侧高抗的线路侧， 在单相接地过程中，若旁路断路器和火花间隙均没有动作，则电容器残余电荷均 可能通过短路点、部分线路段及高抗等组成的放电回路，提高了潜供电流暂态分 量的幅值。由于其衰减较慢，有可能影响潜供电弧自灭，对单相重合闸不利“1 。 因此，需要研究有串补线路的潜供电流暂态过程。 为此在线路上一些典型位置计算了不同情况下潜供电流的波形，系统接线如 图3 1 所示，仿真结果如图3 2 和图3 3 所示。 滩 普 提 图3 1 ：单相接地故障时电容器残余电荷振荡放电回路示意图 f i g3 1o s c i l l a t i n gd i s c h a r g el o o po f c a p a c i t o rr e s i d u a lc h a r g e sw h e ns i n g l e - p h a s ee a g hf a u l to c c a l s 重庆人学工稃硕士学位论文3 串驳补偿装置对潜供电流和线路断路器恢复电压的影响 o p n ， b k 一一 1 l：一向饥援丁中干r 耳线嘲j 甲f r 仕甥酚豺酯稚习l ，f 目h 但鸷醋町稽偎宅巩a ) - k _ ”一一”一一 r r ：二。 v v i b 寸阗( 1 t 1 s ) 图3 2 ：二普线单相重合闸过程中潜供电流波形( 0 1 0 0 0 m s ) f i 9 3 2s e c o n d a r ya r cc u r r e n tw a v e f o r md u r i n gt l l es i n g l ep o l er e c l o s i n gp r o c e d u r eo f e r p ul i n e ( 0 1 3 l 善 黼 。 铆 珊瑚 珈 。 瑚 跏蝴 | 蓦 o j | 耄 栅彻 。 姗 雠 重庆大学工程硕士学位论文3 串联补偿装置对潜供电流和线路断路器恢复电压的影响 毋线侧，。串 a 墒嫩一蕊觚电二二： w 。 v v w 。 日芎间f m s ) 0 图3 3 ：二普线单相重合闸过程中潜供电流波形( 6 0 0 1 0 0 0 m s ) f i g3 3s e c o n d a r ya r cc u l t e n tw a v e f o r md u d n gt h es i n g l ep o l er e e l o s i n gp r o c e d u r eo f e r p ul i n e ( 6 0 0 1 0 0 0 m s ) 以上计算结果表明： 单相接地时，若火花间隙或旁路断路器在故障相线路断路器跳开以前就己 1 4 。 3 。 。一 石。 3 。 。 哥， 勰 。 狮 。 。 重庆大学工程而士学位论文3 串联补偿装置对潜供电流和线路断路器恢复电压的影粥 经动作，则潜供电流暂态过程与线路无串补时类似，潜供电流衰减比较快，其电 弧般能够自灭。 单相接地时，若线路断路器跳开以前电容器没有旁路，但在线路断路器跳 开的同时要求旁路断路器主动合闸，则潜供电流暂态分量衰减也比较快，能够满 足间隔为o 7 s 的单相重合闸的需要。 单相接地时，若电容器始终没有被旁路，则潜供电流暂态分量衰减较慢， 波形中叠加了一个大约5 h z 的暂态衰减分量，可能影响重合间隔为o 7 s 的单相重合 闸。为提高二普线的单相重合闸成功率，可采取以下措施： 1 ) 采用旁路断路器主动合闸措施。即单相重合闸过程中，故障相线路断路器 跳开的同时，无论故障相m o v 电流或能耗是否超过整定值，均要求旁路断路器合闸。 2 ) 高抗搬家至串补的线路侧，但费用可能较大。 以上考虑了一些典型方式时的潜供电流，所提供的潜供电流波形未必是最严 重的情况。 3 2 断路器恢复电压允许值 根据我国电力行业标准d l t 4 0 2 1 9 9 9 交流高压断路器订货技术条件的规 定： 出线端故障的额定瞬态恢复电压的标准值如表3 1 表3 1 ：t r v 皙态恢复电压特性参数 t a b l e3 1c h a r a c t e r i s t i cp a r a m e t e r so f t r a n s i e n tr e c o v e r yv o l t a g e u ( k v )开断电流的百分数( ) 珥承叼“ps )u d t ( k v us 、 5 5 01 0 0引78 7 62 5 5 06 08 7 68 7 63 5 5 03 08 7 68 7 65 5 5 01 01 0 3 l1 0 3l o 失步开断的额定瞬态恢复电压标准值如表3 2 表3 2 ：失步开断的额定瞬态恢复电压标准值 t a b l e3 2 ：s t a n d a r dv a l u eo f r a t e dn m s i tr e c o v e r yv o l t a g ew h e nt h es y s t e ml o s e ss y n c h r o n i s m a n db e e ns w i t c h e do f r l 额定电压u ( k v )t r v 峰值u c 时间t上升率u t 开断电流百分比 f ( k v )( us )( k v us ) ( ) 5 5 01 1 4 3 ( 1 1 2 3 )1 7 8 2 ( 1 7 5 0 )1 5 42 5 注：u 一z 居u 重庆大学工稃硕士学位论文3 串联补偿装置对满供电流和线路断路器恢复电压的影响 表3 2 中u c 列出两个值，括号中的数值为依照注中的计算公式计算值，括号 外为我国电力行业标准采用值。 但是此标准是针对一般输配电系统的。对于串补线路的断路器的恢复电压允 许值，该标准未明确规定。 由表3 1 和表3 2 可以看出： 断路器的恢复电压允许值的大小和恢复电压的上升速度及开断电流的大小密 切相关。上升速度慢，开断电流小，断路器的恢复电压允许值就大。 由于串补线路的恢复电压上升速度较慢， ( p u ) ( k a ) i 回2 1 0 l o 81 9 6 8 9 2 回 k 3 0 2 4 5 9 62 4 6 6 8 3 回2 4 66 52 “5 5 1 回1 8 9 2 6 36 7 4 318 2 25 48 0 4 2 2 回 k 1 0 2 2 i ，2 5 4 5 7 2 9 16 6 2 5 66 9 3 回2 3 1 ，2 5 l6 0 应82 o 眈6 34 7 3 0 1 回1 9 5 2 4 09 0 3 62 3 0 2 3 31 2 7 ，3 6 2 回 k 2 0 2 1 5 2 2 8 6 讹9 1 9 8 2 5 06 趾8 3 回2 0 9 2 3 2 7 2 ，2 5 2 三型2 4 7 5 们5 1 画 2 4 0 ，2 = 盟 9 9 ，3 5 互型1 9 8 2 83 3 0 2 回k 22 2 8 ，2 1 31 2 9 2 42 5 6 ，1 9 37 1 ，24 3 回2 4 0 2 1 7 3 5 5 l9 2 6 5 1 i 9 95 7 i 7 注：表中斜线上下分别对应于二普线故障线路的故障相和健全相。下同 表3 1 2 ：二普线区内故障时的恢复电压和开断电流( 2 0 0 5 年运行方式) t a b l e3 1 2 ：r e c o v e r yv o l t a g ea n di n t e r r u p t i n gc u r r e n ti nt h ee a s eo f i n t e r n a lf a u l to f e r p ul i n e ( i n o p e r a t i o nm o d eo f 2 0 0 5 ) 运行 故障 二滩侧断路器普提侧断路器 方式类型 恢复电压开断电流恢复电压开断电流 ( p u ) ( k a ) ( p u ) ( k a ) 1 回 2 1 69 4i 9 88 0 2 回k 3 022 86 31 9 91 0 9 3 回 2 4 7 6 32 2 54 3 i 回 22 6 2 6 0 63 3 92 1 5 2 6 73 剐39 2 回k 1 02 2 4 ，2 5 65 5 3 ，01 8 蛇7 05 l ，3 4 3 回2 0 8 2 5 45 7 ，2 61 8 8 2 7 33 8 ，3 1 1 回2 0 4 2 3 88 1 3 61 9 2 2 4 48 2 1 3 6 2 回k 2 02 0 6 23 64 6 4 4 220 2 埕l2 5 4 4 1 3 回20 l 2 3 74 9 0 3 2 2 1 5 ，2 5 1 2 9 6 3 2 1 回2 2 l ，2 2 09 8 3 52 7 2 2 1 61 07 3 4 2 回 k 2 2 2 5 1 9 9 3 12 3 6 25 8 1 8 7 2 45 ，3 5 3 回2 2 6 2 0 73 33 ，3 。325 0 1 8 52 78 ，33 注：表中斜线上下分别对应于二普线故障线路的故障相和健全相。下同一 重庆大学工稃硕士学位论文3 串联补偿装置对潜供电流和线路断路器恢复电压的影响 表3 1 3 ：线路断路器最大恢复电压 t a b l e3 1 3 ：m a x i m u mr e c o v e r yv o l t a g eo f l i n eb r e a k e r 故障类型 2 0 0 5 水平年2 0 1 0 水平年 三相接地 2 4 72 4 6 单相接地 2 2 6 2 7 3 2 3 1 ，2 6 3 两相接地 2 1 5 ，2 5 1 2 5 2 ( 2 2 0 ) 2 5 0 两相短路不接地 2 7 2 2 2 02 6 8 2 5 8 注：表中斜线上下分别对应于二普线故障线路的故障相和健全相。 区内单相和三相接地故障，故障相线路断路器恢复电压一般不超过2 4 7 p u 在允许值范围( 暂以2 5 p u 计) 之内。非故障相恢复电压有可能达2 7 3 p u 。由于 此恢复电压上升速度较低，远低规程要求值，断路器可以承受。两相接地故障时， 断路器最大恢复电压为2 5 2 p u ，稍大于2 5 p u 。两相短路不接地故障，在故障相 上断路器最大恢复电压可达2 7 2 p u 不需为此改换断路器。 3 5 小结 本章探讨了5 0 0 k