電力系統(tǒng)過電壓課程設(shè)計(jì)任務(wù)書-學(xué)生用

1、電力系統(tǒng)過電壓課程設(shè)計(jì)任 務(wù) 書一、 目的與要求1 掌握集中參數(shù)、分布參數(shù)回路中的暫態(tài)計(jì)算方法。熟練使用EMTP程序。2 了解輸電線路防雷分析的數(shù)值計(jì)算方法。掌握輸電線路采用線路避雷器提高線路耐雷水平的基本原理，并評(píng)價(jià)其效果。3 了解輸電線路工頻過電壓、操作過電壓的數(shù)值計(jì)算方法。掌握限制工頻過電壓、操作過電壓的主要措施，并評(píng)價(jià)其效果。二、 主要內(nèi)容1 簡單的集中參數(shù)電路、分布參數(shù)電路暫態(tài)計(jì)算EMTP簡介；集中參數(shù)電路暫態(tài)計(jì)算；非線性電感電路計(jì)算；電容放電電路計(jì)算；分壓器的電位分布；斷路器觸頭恢復(fù)電壓計(jì)算；波在單相線路上的傳播；沖擊波作用于單相線路的研究；180km分布參數(shù)輸電線路及集中參數(shù)電路

2、計(jì)算。計(jì)算參數(shù)見附錄1。2 工頻過電壓計(jì)算與分析500kV輸電線路在正常送電狀態(tài)下甩負(fù)荷工頻過電壓計(jì)算；單相接地故障工頻過電壓計(jì)算；兩相接地故障工頻過電壓計(jì)算；并聯(lián)電抗器的作用。計(jì)算參數(shù)見附錄2。3 操作過電壓計(jì)算與分析合閘、重合閘500kV空載輸電線路的統(tǒng)計(jì)操作過電壓計(jì)算；統(tǒng)計(jì)開關(guān)的應(yīng)用；并聯(lián)電抗器、避雷器的作用。計(jì)算參數(shù)見附錄3。4 輸電線路防雷計(jì)算與分析輸電線路采用線路避雷器后的線路耐雷水平計(jì)算；避雷器吸收的雷電放電能量及放電電流分析；安裝避雷器后提高線路耐雷水平的效果評(píng)價(jià)。計(jì)算參數(shù)見附錄4。三、 進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn))內(nèi)容完成時(shí)間備注1簡單的集中參數(shù)電路、分布參數(shù)電路暫態(tài)計(jì)算3天25

3、00kV工頻過電壓計(jì)算與分析2天3合閘、重合閘500kV空載輸電線路的統(tǒng)計(jì)操作過電壓計(jì)算2天4輸電線路防雷計(jì)算與分析2天5總結(jié)，寫設(shè)計(jì)報(bào)告1天四、 設(shè)計(jì)成果要求1 計(jì)算程序（電子版），包括原始數(shù)據(jù)輸入文件（*.adp，*.atp）、計(jì)算結(jié)果輸出文件（*.lis），*為學(xué)號(hào)。2 計(jì)算報(bào)告，包括工頻過電壓計(jì)算結(jié)果總結(jié)、合閘操作過電壓計(jì)算結(jié)果總結(jié)、輸電線路防雷計(jì)算結(jié)果總結(jié)。五、 考核方式綜合以下方式給定成績（五級(jí)計(jì)分制）。1 程序、計(jì)算報(bào)告等設(shè)計(jì)成果。2 獨(dú)立工作能力及設(shè)計(jì)過程的表現(xiàn)。3 回答問題的情況。 學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師： 年 月 日附件1 簡單的集中參數(shù)電路、分布參數(shù)電路暫態(tài)計(jì)算練習(xí)題習(xí)題1

4、集中參數(shù)電路暫計(jì)算步長，最大計(jì)算時(shí)間：。輸出全部節(jié)點(diǎn)電壓。習(xí)題2 分壓器的簡化電路圖如下：參數(shù)：計(jì)算步長：，最大計(jì)算時(shí)間：。輸出全部節(jié)點(diǎn)電壓及R、L、C串聯(lián)支路的電流。習(xí)題3 恢復(fù)電壓計(jì)算；計(jì)算步長：，最大計(jì)算時(shí)間：。輸出全部節(jié)點(diǎn)電壓。習(xí)題4 波在單相線路上的傳播 參數(shù)： 計(jì)算步長：，最大計(jì)算時(shí)間：。輸出全部節(jié)點(diǎn)電壓。習(xí)題5 180km三相全換位輸電線路，分別在60km和120km處換位，等均分為18段，其電路圖如下：電路參數(shù)：（下列參數(shù)中wC、wL全部按f =3000HZ給出）1. 集中參數(shù) ，2. NP三相p型電路，參數(shù)為 3. 電源 ； 4. 時(shí)空開關(guān)tclosetopenK10.010

5、.0K20.00410.0K30.00410.0K1¢0.01010.0K2¢0.01410.0K3¢0.01410.0計(jì)算步長：，最大計(jì)算時(shí)間：。輸出18-C、18-B、18-A三個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓。習(xí)題6 180Km分布參數(shù)輸電線路及集中參數(shù)電路計(jì)算 電壓源，R1、R2，開關(guān)參數(shù)均同第七題。 三相輸電線路的參數(shù)為：（wC、wL按f =3000HZ給出） 零序： 正序： 線路長度：計(jì)算時(shí)間步長：，最大計(jì)算時(shí)間：。輸出18-C、18-B、18-A三個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓。習(xí)題7 沖擊波作用于單相線路研究電壓波形：避雷器的伏安特性：i(A)0. 300. 1000. 2500. 5

6、000. 7000.u(kV)0. 380. 530. 610. 640. 662.計(jì)算時(shí)間步長：，最大計(jì)算時(shí)間：。輸出所有節(jié)點(diǎn)的電壓和避雷器所在支路電流。習(xí)題8 求圖示電路穩(wěn)態(tài)解參數(shù)：； 三相輸電線路參數(shù)為：線路長度： 零序： 正序： 時(shí)控開關(guān)參數(shù)：Tclose Topen TagainK1K2K3K4 -1.0 0.00028 +0.0001 -1.0 10 -1.0 10 0.0000001 10 電源電壓： 輸出：1） SA、SB、SC、1A、1B、1C、2A、2B、2C、0A、0B、0C 12個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓； 2）支路電壓U0A-SA、U0B-SB、U0C-SC、； 3）支路 SA-0A

7、、SB-0B中wL的支路電流，支路0B-SB、0C-SC中R的支路電流習(xí)題9 電容放電電路計(jì)算時(shí)控開關(guān)K參數(shù) ：Tclose=0.0，Topen=1.0s初始條件：，計(jì)算時(shí)間步長：，最大計(jì)算時(shí)間：。輸出所有節(jié)點(diǎn)的電壓。附件2 500kV工頻過電壓計(jì)算用參數(shù)一、 系統(tǒng)運(yùn)行方式FS2：內(nèi)蒙和華北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，豐鎮(zhèn)側(cè)高抗投入運(yùn)行。FS3：內(nèi)蒙和華北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，豐鎮(zhèn)側(cè)高抗退出運(yùn)行。二、 系統(tǒng)簡化等值接線及等值參數(shù)豐鎮(zhèn) 萬全EQ2EQ1963.8+j57.6948.6-j49.6表1 等值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)運(yùn)行方式節(jié)點(diǎn)等值電勢(shì)母線電壓等值系統(tǒng)阻抗有效值/kV角度/°有效值/kV角度/°正序/

8、W零序/WFS2豐 鎮(zhèn)527.722.02513.613.351.77+j42.510.44+j50.67萬 全513.20.00510.54.450.49+j21.415.47+j28.20FS3豐 鎮(zhèn)538.121.29525.912.981.77+j42.510.44+j50.67萬 全510.70.00513.24.440.49+j21.415.47+j28.20三、 豐萬線線路參數(shù)豐萬線線路全長154.33km；三相輸電線路的參數(shù)為（f =50Hz）： 正序： ，零序： ， 四、 并聯(lián)電抗器豐鎮(zhèn)線路側(cè)并聯(lián)電抗器參數(shù)為：高抗額定容量為3´50MVA，中性點(diǎn)小電抗為500W。五

9、、 預(yù)期計(jì)算結(jié)果（提交計(jì)算程序電子版、書面計(jì)算報(bào)告）1. 豐鎮(zhèn)側(cè)正常甩負(fù)荷K0、單相短路K1、兩相短路K2的工頻過電壓。2. 萬全側(cè)正常甩負(fù)荷K0、單相短路K1、兩相短路K2的工頻過電壓。附件3 500kV合閘（重合閘）操作過電壓計(jì)算用參數(shù)一、 系統(tǒng)簡化等值接線豐鎮(zhèn) 萬全EQ2EQ1表1 等值網(wǎng)絡(luò)參數(shù)節(jié)點(diǎn)等值電勢(shì)母線電壓等值系統(tǒng)阻抗有效值/kV角度/°有效值/kV角度/°正序/W零序/W豐 鎮(zhèn)531.30.00531.3-0.70+j48.770.44+j50.67萬 全509.50.00509.5-0.49+j21.415.47+j28.20二、 豐萬線線路參數(shù)豐萬線線路

10、全長154.33km；三相輸電線路的參數(shù)為（f =50Hz）： 正序： ，零序： ， 三、 并聯(lián)電抗器豐鎮(zhèn)線路側(cè)并聯(lián)電抗器參數(shù)為：高抗額定容量為3´50MVA，中性點(diǎn)小電抗為500W。四、 避雷器計(jì)算中考慮金屬氧化物避雷器（MOA）對(duì)內(nèi)過電壓的限制作用。線路側(cè)MOA的額定電壓為444kV，變電站母線側(cè)MOA的額定電壓為420kV。非線性特性如表2所示。I (A)0.010.555025005000700010000U (kV)350425480550680721773795五、 預(yù)期計(jì)算結(jié)果（提交計(jì)算程序電子版、書面計(jì)算報(bào)告）1. 合空線統(tǒng)計(jì)過電壓2. 三相重合閘統(tǒng)計(jì)過電壓，采用0.

11、5s快速自動(dòng)重合閘附件4 輸電線路防雷計(jì)算用參數(shù)一、 線路情況本設(shè)計(jì)選定以桿塔接地電阻過高而裝設(shè)MOA為對(duì)象。雷擊桿塔計(jì)算圖、計(jì)算用桿塔尺寸如圖1、2所示。計(jì)算中不考慮電暈的影響；大地土壤電阻率取500W×m；桿塔用分布參數(shù)表示，波阻抗查有關(guān)資料確定；導(dǎo)、地線參數(shù)見表1，35kV、110kV、220kV線路檔距分別為200km、300km、400km，輸入幾何尺寸由PCLCP程序處理， 5、6號(hào)桿以外的線路由不換位的長導(dǎo)線模擬。表1 導(dǎo)線、地線參數(shù)型號(hào)標(biāo)稱截面mm2根數(shù)/直徑（mm）截面（mm2）直徑（mm）直流電阻（W/km）（20）弧垂m鋁鋼鋁鋼導(dǎo)線鋼芯LGJ120/2026/2

12、.387/1.85115.6718.8215.075.550.24965.2GJ507/3.0049.489.000.57862.9二、 接地電阻范圍接地電阻應(yīng)考慮季節(jié)系數(shù)、利用系數(shù)及沖擊系數(shù)，在計(jì)算中取電阻變化范圍為20100W，正常接地電阻值取為15W（規(guī)程規(guī)定的上限），以上均指沖擊接地電阻。三、 線路絕緣子串電氣強(qiáng)度35kV的每串絕緣子由片3片X-4.5絕緣子組成，50%沖擊放電電壓為350kV。四、 避雷器安裝位置接地電阻過高的桿塔上需安裝MOA。比較符合實(shí)際情況是，1.21.6km地段的接地電阻特困難，那么，對(duì)于檔距為300400，有三基桿塔的接地電阻過高，如附圖中的0、1、2號(hào)桿。

13、另外，高接地電阻桿塔邊沿一基受雷擊時(shí)，通過MOA流向?qū)Ь€的雷電流使導(dǎo)線電位抬高，這一高電位進(jìn)行到相鄰桿塔時(shí)，盡管相鄰桿塔接地電阻為正常值，相鄰桿塔也會(huì)發(fā)生閃絡(luò)，為使接地電阻過高的影響不向外延伸，應(yīng)在與其相鄰的接地電阻為正常值桿塔也安裝MOA。避雷器的性能參數(shù)： 表2 避雷器的性能參數(shù)系統(tǒng)電壓(kV)35110220額定電壓(kV)5195190標(biāo)稱放電電流(10kA)51010直流參考電壓(kV)73134268雷電沖擊電流殘壓(kV)140300600二次大電流沖擊耐受(10kA)65100100局部放電(pC)505050間隙特性操作沖擊耐受電壓(kV)³132³325³650雷電沖擊耐受電壓(kV)£280£577£11551min工頻耐受電壓(kV)³92³230³460表2 避雷器的伏安特性： I (A)0.00030.0010.051010050030005000U (kV)57.360.064.9269.7876.6284.094.14105.18五、 雷電流及雷擊點(diǎn)取雷電流的波形為2.6/50ms；也可以采用斜角