超高压电网稳态与暂态电压分析

1、超高压电网稳态与暂态电压分析第1页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三概 述 超电压: 300800kV 330kV （70年代中） ； 500kV （80年代初）； 750kV （2006年）。 特高压: 1000kV ； 800kV 。 随着系统额定电压提高 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 。 第2页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 表1 各电压等级电网工频过电压倍数与持续时间 表2 各电压等级电网操作过电压倍数电压等级1066kV110/220kV330kV500kV750kV1000kV电压倍数（ p.u.

2、 ）2.51.31.41.31.41.31.41.31.4持续时间2h0.20.5s0.1s0.1s0.1s0.1s电压等级1066kV110/220kV330kV500kV750kV1000kV操作过电压（ p.u. ）4.03.02.22.01.81.6(1.7)内部过电压是决定电网设备绝缘水平的依据之一第3页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 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

3、低压侧 潜供电流 (由超高压电网故障切除的操作方式引起的) 、恢复电压第4页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 超高压电网的暂态电压分析： 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 内部过电压分析方法： 1）解析计算 计算复杂、困难 电网结构复杂 长线路、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 第5页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 2）数值计算 适用于复杂电力系统的电磁计算 仿真计算平台 - EMTP、ATP 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

4、 期刊：高电压技术、电网技术 等 第6页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三第一章 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 线路输送的自然功率 Ue P0 P 一定： Ue 500kV线路 系统主网架 当系统输送容量翻两番时，应考虑上新的电压等级。 第7页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 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： 第8页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 式中： 高电压线路: RX , 若 R 0 ： 当

5、忽略线路电阻分量时，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。 第9页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 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、并联电抗器第10页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 1.2 长线方程的稳态解 输电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

6、程： 第11页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 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） 第12页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 波速： 架空线路： 线路的电气长度： -全波长线路 -1/4波长线路 km/s f =50 Hz第13页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 长线方程的矩阵形式： 式中： 且满足 当 时，可得线路首、末端的电压与电流关系： 第14页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三

7、 无损耗线路 R0=0 、G0=0，则 无损耗输电线路的稳态方程解为： 第15页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 1.3 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： 图1-3 长线路接负载电路第16页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 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： 第17页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 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）12013036337088090819302000第18页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 1.4 沿无损耗线路的功率传输而则 (1-1)以U2为参考相量,为U1超前U2的相角,则 (1-2)图1-4 长线路接负载电路第19页，共21页，2022年，5月20日，10点38分，星期三 令（1-1）、（1-2）实部和虚部分别相等，得： （1-3） （1-4） 由（1-4）可得： （1-5） 短线路： 则第20页，共21页，2022年，5月20日，10