超高压电网稳态与暂态电压分析1ppt课件

1、P 1武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 超高压电网稳态与暂态电压分析鲁 铁 成2019年4月P 2武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 概 述 超电压 300800kV 330kV （70年代中） 500kV （80年代初） 750kV （2019年） 特高压 1000kV 800kV Ue 提

2、高 电气设备绝缘裕度下降 1) 从经济方面考虑 ； 2从制造方面考虑 例： 220kV电网 能承受的工频过电压水平 2.5倍 能承受的操作过电压水平 3.0倍 500kV电网 能承受的工频过电压水平 1.3 1.4倍 能承受的操作过电压水平 1.8 2.0倍 1000kV电网 能承受的工频过电压水平 1.3 1.4倍 能承受的操作过电压水平 1.6 1.7倍 P 3武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 内部过电压是决定电网设备绝缘水平的依据之一

3、超高压电网的稳态电压分析： 长线路电容效应 决定操作过电压幅值 工频电压升高 决定避雷器的工作条件 不对称接地引起的电压升高 持续时间长 对绝缘有影响 谐振过电压 应采取措施消除 接在超高压电网母线上 并联电抗器 接在变压器的低压侧 潜供电流P 4武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 超高压电网暂态电压分析： 合空载线路过电压 合空载变压器过电压 操作过电压 解列过电压 快速暂态过电压 内部过电压分析： 1解析计算 计算复杂困难 电网结构复杂 长

4、线路、多结点 不对称 非线性元件 电网损耗电阻 优点： 物理概念清晰 P 5武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 2数值计算 适用于复杂电力系统计算 EMTP 参考文献： 超高压电网稳态电压计算 内部过电压基础 电力系统过电压 特高压电网 期刊：高电压技术、电网技术 P 6武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INST

5、ITUTE 第一章 超高压电网输电的基本特性 远距离 能源中心 负荷中心 大容量 Ue P0 P 一定： Ue 500kV线路 主网架 输送容量翻两番，应考虑上新的电压等级。 20eCUPZ2ii RP 7武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 1.1 输电线路两端电压与传输功率的关系 图1-1 输电线路简化等值电路图 线路首末端电压的关系及线路电压降的表达式，如下各式 12UURjXI12222mUUURjXIPjQRjXUUjU P 8武汉大学

6、高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 式中： 高电压线路: RX , 假设 R 0 当忽略线路电阻分量时，即满足UU1时： Um表示U1与U2的数值差，它取决于负荷的无功功率Q2 ； U表示U1超前U2的角度大小，它取决于负荷的有功功率P2。 222UXQRPUm222URQXPU22UXQUm22UXPUP 9武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATI

7、ON RESEARCH INSTITUTE 有功功率由发电机供给。 无功功率： 容性无功称作无功功率源 电容器组、调相机、发电机 感性无功称作无功负荷 欠励磁的同步电机、感应电机、感性 静态负荷、输电线路的感抗、变压器、 交流与直流转换器、并联电抗器P 10武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 1.2 长线方程的稳态解 输线路呈现分布参数特性 图1-2 长线的分布参数等值电路 线路X点的电压与电流方程： xshzIxchUUcx22xshzUxc

8、hIIcx22P 11武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 式中： -传播系数 行波的衰减常数， - 行波的相位移常数 。 无损耗线路： R0=0 G0=0 =0 行波的波长： （行波的相位相差为2的两点间距离） jLjGLjR0000 00L C00cLZC00002221/L CfL C P 12武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION

9、 RESEARCH INSTITUTE 波速： 架空线路： 线路的电气长度： -全波长线路 -1/4波长线路 001fL C 3 510 km/s f =50 Hz00.06 /km6000kml2l2lP 13武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 长线方程的矩阵形式： 式中： 且满足 X=l ，可得线路首、末端的电压与电流关系： 22IUACBAIUxxxxxxxChAXxShZBCXCXZxShC12XXXCBA2211IUACBAIUlll

10、lP 14武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 无损耗线路 R0=0 、G0=0，那么 无损耗输电线路的稳态方程解为： jCLj0000CLZCxchrxcosxjshrxsinxIjZxUUCXsincos22xZUjxIICXsincos22P 15武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 1.3

11、输电线路的自然功率 设输电线路末端带负载 Z2 ,则有 距线路末端x处的电压、电流为： 222IZU2222cossincossincXCZUUxjZIxUxjxZ2222cossincossinXCCUZIIxjxIjxZZ图1-3 长线路接负载电路P 16武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 若Z2 = ZC ： 这时负荷阻抗所消耗的功率： -自然功率 线路首、末端的电压与电流为： U1与U2的相角差： 22cossinj xXUUxjxU

12、e22cossinj xXIIjxI e222202CUUSPZZljeII21ljeUU21 lP 17武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 表1 架空线路输送的自然功率值 超高压输电线路输送功率： S 0.8 P0 U（kV）220330500750ZC（）400375300295284277290280P0（MW）12013036337088090819302000P 18武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHA

13、N UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 1.4 沿无损耗线路的功率传输sincos221IjZUUC而那么 (1)以U2为参考相量,为U1超前U2的相角,那么 (2)2222/ )(UjQPI)(sincos22221UjQPjZUUC)sin(cos111jUeUUj图1-4 长线路接负载电路P 19武汉大学高电压与绝缘技术研究所武汉大学高电压与绝缘技术研究所WUHAN UNIVERSITY HIGH VOLTAGE AND INSULATION RESEARCH INSTITUTE 令1）、（2实部和虚部分别相等，得： （3） （4） 由4可得： （5） 短线路： 那么sin)(coscos2221UQZUUCsin)(sin221UPZUCsinsin212CZUUPsinLCCXlLlCLCLZZ00000sinP 20武汉大学高电压与绝缘技术研究