电力系统内部过电压研究与仿真分析

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1.引言·1

2.电力系统内部过电压的理论分析4

2.1空载线路合闸过电压·4

2.1.1空载线路合闸过电压的形成原因·4

2.1.2限制空载线路合闸过电压的方法·6

2.2切除空载变压器过电压·7

2.2.1切除空载变压器过电压的形成原因7

2.2.2限制切除空载变压器过电压的方法9

2.3断续电弧接地过电压·9

2.3.1断续电弧接地过电压的形成原因·9

2.3.2限制断续电弧接地过电压的方法·9

2.4工频过电压·10

2.4.1工频过电压的形成原因·10

2.4.2限制工频过电压的方法·16

3.电力系统内部过电压的仿真分析17

3.1空载线路合闸过电压的仿真分析·17

3.2工频过电压的仿真分析·22

结论·27

致谢·28

参考文献29
1 引言随着电网电压的升高，电网规划设计及输变电工程设计要涉及的系统问题也有很大变化，35～110kV电网主要研究潮流、短路电流问题，220kV电压就增加了稳定问题，电压升到 330kV后，则还必须研究其内过电压问题。内部过电压是由于开关操作、内部故障或电网参数发生变化时,将由一种稳定状态过渡为另一种稳定状态,系统内电磁能量振荡和积聚转化就可能在某些设备甚至全部系统出现很高过电压。过电压的升高会影响到系统的绝缘水平，所以有必要对过电压的形成机理进行分析，,源Z自L优尔W文~论`文]网[www.youerw.com找出限制过电压的方法。
1.1 背景与意义电力工业是重要的国民经济基础产业，担负着支持国民经济发展和保障人民生活用电需要的重要责任。随着社会经济的发展，电能的需求量日益增大，从而各国加快了大型电站的建设。由于地理位置的限制以及环境保护方面的需要，这些大型电站往往需远离负荷中心建设，从而促使了电力系统向大容量、长距离、超高压方向发展。在过去的十年中随着国民经济的快速发展，我国的电力工业保持了很高的发展速度。lO年来，我国电网的规模在不断扩大，技术等级不断提高，跨省的500 千伏骨干网架逐步形成，截至 2011 年底，全国 220 千伏以上输电线路回路长度达到 48 万公里，是 2002 年的 2．5 倍，年均增长 10.8％。变电容量达到22 亿千伏安，是 2002 年的 4．2 倍，年均增长 17．3％。目前，我国电网规模已居世界第一。随着国民经济的发展和人民物质文化生活水平的不断提高，社会对电力需求越来越大，对供电质量和供电可靠性要求越来越高，促使电力事业迅速发展，技术不断提高。我国电网发展取得了巨大成绩，电网技术实现重大突破，资源配置能力明显增强，安全性、可靠性和经济性不断提高。电网发展保障了国民经济快速发展的用电需求。交流超高压工程的建设包括变电和线路(输电)两部分，涉及超高压输变电设备的制造、输变电系统的绝缘配合、电磁环境、输电系统的电磁暂态问题等研究内容。输变电电气设备和线路合理的绝缘水平的确定是影响整个工程技术经济指标的一个重要因素。电气设备和线路在运行中除要长期承受额定工作电压以外，还必须承受各种原因引起的波形、幅值及持续时间各异的过电压。通常情况下这些过电压的参数在绝缘水平的确定中起着决定性的作用。设备在运行中可能承受的电压主要有：正常运行条件下的工频电压(不超过设备的最高工作电压)、暂态过电压(包括工频电压升高)、操作过电压及雷电过电压。500kV 变电站是电网的枢纽，在电力系统中的地位极为重要，其设备一旦遭受过电压损坏，将直接影响大网、主网的安全可靠运行，对国民经济造成巨大损失。电站内变压器、电抗器等设备造价高，其内绝缘没有自恢复性能，损坏后修复十分困难。500kV 变电站的主要特点为：线路和设备的电压等级高，工作电流大，设备本身外形尺寸均很大。对 500kV 超高压系统，变电站电气设备绝缘造价占的比例较大，过电压与绝缘配合处理是比较突出的问题之一。所谓绝缘配合，就是综合考虑电气设备在系统中可能承受的各种作用电压(工作电压和过电压)、保护装置的特性和设备绝缘对各种作用电压的耐受特性，合理地确定设备必要的绝缘水平，以使设备的造价，维护费用和设备绝缘故障引起的事故损失，达到经济上和安全运行上总体效益最高。因此绝缘配合要从限制过电压，降低设备绝缘水平入手。