超高压电网内过电压的特点分析

超高压电网内过电压的特点分析超高压电网内过电压的特点分析 在超高压电网中 送电线路往往很长 因此线路的 电感 电容 效应显著增大 它导致空载线路末端工频电压的严重升 高 而且在这个基础上会引起幅值很高的空线拉 合闸过电压 为解决这一问题 此时需要在线路上装设并联电抗器 以补偿 线路电容电流的作用 达到限制工频电压升高的目的 并联电 抗器的无功功率 pl 对空线电容无功功率 pc 的比值 pl pc 叫 补偿度 通常补偿度选在 66 100 并联电抗器 l 的存在是超高压电网最突出的特点 它使得 一系列内过电压问题变得与一般电网不同 首先 对切空线过电压来说 l 的存在大有好处 在没有 l 时 断路器断弧后空线将保持直流电压 严重时其值等于相电 压 而电源电压按工频变化 所以在过了半个周波后 断路 器断口所受电压可达 2uxp 断口可能重燃 于是引起过电压 在有 l 时 如果补偿度是 100 这意味着当断路器断弧后 空 线电容与并联电抗器 l 的自振频率恰为工频 因此在断口两侧 的电压变化都是工频的 所以断口上的恢复电压将为 0 这样 断路器就不会重燃 可见 即使断路器的灭弧能力较差 此时 也不会发生重燃 于是就不会产生切空线过电压了 对补偿度 为 80 或 66 的电抗器来说 空线自振频率为工频的 90 或 80 此时断路器所受恢复电压上升速度比无电抗器时要缓慢得多 分析表明 过 0 1 秒或 0 5 秒以后 断口电压才达到最大值 在 这段时间内 去游离作用加强 断口中的介质耐压能够得到恢 复 所以断路器切空线时不难做到不发生重燃 我国某 330kv 送电线路切空线试验未发生过重燃 所用空气断路器有并联电 阻 可见 有并联电抗器后 切空线过电压已经不成为问题 上述线路切空线过电压倍数最大仅为 1 19 其次 对合空线过电压来说 由于并联电抗器的存在使空 线末端工频电压升高不少 所以合空线过电压也就 水落船低 了 此外 超高压变压器的绕组导线必定长 绕组的电阻较大 对合闸过电压有一定阻尼作用 再加上超高压线路用的是分裂 导线 它的波阻 z l c 较小 因此 在这种电路中所需要的临 界阻尼电阻就比较小 所以大地电阻对合闸振荡的作用相对来 说比一般电网大 因此 合空线过电压有可能降低到 2uxg 上 述线路合空线试验中最大过电压仅为 2 03uxg 第三 并联电抗器对自动重合闸过电压也可以起作用 为 此 需要在电抗器的中性点与大地之间串入一个小电阻 r 为 降低自动重合闸过电压需要将导线上的电荷尽快 泄掉 而在 电抗器中性点上串入电阻 r 加大了电抗器这个 泄流 通道的阻 抗 从而延缓了 泄流 当 r 0 时 线路电容上的电荷经 l 放 电时是呈往复振荡性的 这个振荡能维持相当长的时间 如果 不是 100 补偿 在重合闸时断口两侧电压的极性可能相反 从 而引起严重的重合闸过电压 当接入适当的 r 后 线路电容上 的电荷经 l 和 r 放电时 电流很快就会衰减到很小 此后在重 合闸时就接近于空线合闸的情况 于是重合闸过电压就不严重 了 r 的值一般约为感抗值的 3 5 附带指出 r 还能对很 多种过电压 例如铁谐振 参数谐振等 起抑制作用 为了不 使 r 在平时耗能 可以用低压断路器平时将 r 短路 只在需要 r 起作用时继电保护才打开它 并联电抗器还有一个额外的好处 即为单相自动重合闸的 顺利工作创造了条件 当任何内外过电压万一引起线路单相接 地电弧时 该相断路器就要跳闸 跳闸后接地电弧如果能够自 动熄灭 重合闸才能成功 于是保证了供电 消灭了事故 但 实际上无电抗器时超高压线路的对地电弧根本不能在单相断路 器跳闸后自熄 当线路 c 相近电源端发生接地电弧时 在 c 相 两端断路器跳闸后 由于电源中性点是接地的 此时 a 相和 b 相电源经过该两相导线对 c 相导线的互部分电容对 c 相接地电 弧供电 这叫潜供电流的横分量 同时 a 相和 b 相导线电流 经过该两相导线与 c 相导线间的互感在 c 相导线上感应出电势 这个电势通过 c 相导线电容向接地点的接地电弧供电 这叫潜 供电流的纵分量 于是接地电弧将不能自熄 为消除潜供电流 的横分量 在线间加一组合适的 连接的电抗器将线间互部分 电容补偿掉就可以了 也可以用一组中性点不接地的 y 连接的 等值电抗器来代替 为消除潜供电流的纵分量 在各项导线的 首末端对地间各加一组合适的 y0 连接的电抗器将线对地的自部 分电容补偿掉就可以了 这些 y 连接的和 y0 连接的电抗器又可 以简化合并成为 y 连接的电抗器中性点对地加装小电抗器的办 法 这样就能解决单向快速自动合闸的问题 综上所述 并联电抗器应采用中性点加小电抗及小电阻的 方式 并联电抗器宜做成两组装在线路中间及首末两端 在超高压电网中 切空载变压器过电压根本不成问题 因 为现代超高压变压器都采用冷轧硅钢片和纠结式绕阻 在这种 情况下切空变的过电压很小 我国切空载 330 千伏变压器的试 验结果 过电压仅为 1 49uxg 空载变压器合闸时 由于电源的电感和变压器的电感与变 压器电容和套管电容等形成了振荡回路 所以也会有过电压出 现 我国 330 千伏空载变压器实测过电压最大为 1 78uxg go 国外超高压电网测得这种过电压最大在 1 65uxg 1 85uxg 范围内 并联电抗器合闸时也有些过电压 我国实测 330 千伏电抗 器合闸过电压最大仅 1 15uxg 并联电抗器拉闸时 由于电流很大 所以电流难以突然下 降到零 因之此时过电压不高 我国实测 330 千伏电抗器拉闸 过电压最大为 1 52uxg 国外试验 这种过电压一般不大 个别 有较大的可以用避雷器加以限制 在超高压电网中 如电网参数选择不当 也可能产生铁谐 振过电压 在设计时应尽量避免这种参数组合 如果无法避开 则在运行中应力求避免并联电抗器及变压器非全相拉合闸的机 会 综上所述 可见在超高压电网中只要将并联电抗器按以上 所述方式选择 便可以将内部过电压限制到很低的数值 如果 在加以使用磁吹避雷器和断路器加并联电阻等办法 超高压电 网的安全运行将更令人满意 附带指出 在超高压电网中对磁吹避雷器的要求是 磁