超高壓電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)電壓分析

1、超高壓電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)電壓分析第1頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三概 述 超電壓: 300800kV 330kV （70年代中） ； 500kV （80年代初）； 750kV （2006年）。 特高壓: 1000kV ； 800kV 。 隨著系統(tǒng)額定電壓提高 電氣設(shè)備絕緣裕度下降 1) 從經(jīng)濟(jì)方面考慮 ； 2）從制造方面考慮 。 第2頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 表1 各電壓等級電網(wǎng)工頻過電壓倍數(shù)與持續(xù)時(shí)間 表2 各電壓等級電網(wǎng)操作過電壓倍數(shù)電壓等級1066kV110/220kV330kV500kV750kV1000kV電壓倍數(shù)（ p.u.

2、 ）2.51.31.41.31.41.31.41.31.4持續(xù)時(shí)間2h0.20.5s0.1s0.1s0.1s0.1s電壓等級1066kV110/220kV330kV500kV750kV1000kV操作過電壓（ p.u. ）4.03.02.22.01.81.6(1.7)內(nèi)部過電壓是決定電網(wǎng)設(shè)備絕緣水平的依據(jù)之一第3頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 超高壓電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)電壓分析： 長線路電容效應(yīng) 決定操作過電壓幅值 工頻電壓升高 決定避雷器的工作條件 不對稱接地引起的電壓升高 持續(xù)時(shí)間長 對絕緣有影響 諧振過電壓 應(yīng)采取措施消除 接在超高壓電網(wǎng)母線上 并聯(lián)電抗器 接在變壓器的

3、低壓側(cè) 潛供電流 (由超高壓電網(wǎng)故障切除的操作方式引起的) 、恢復(fù)電壓第4頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 超高壓電網(wǎng)的暫態(tài)電壓分析： 合空載線路過電壓 合空載變壓器過電壓 操作過電壓 解列過電壓 快速暫態(tài)過電壓 內(nèi)部過電壓分析方法： 1）解析計(jì)算 計(jì)算復(fù)雜、困難 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 長線路、多結(jié)點(diǎn) 不對稱 非線性元件 電網(wǎng)損耗電阻 優(yōu)點(diǎn)： 物理概念清晰 第5頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 2）數(shù)值計(jì)算 適用于復(fù)雜電力系統(tǒng)的電磁計(jì)算 仿真計(jì)算平臺(tái) - EMTP、ATP 參考文獻(xiàn)： 超高壓電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)電壓計(jì)算 內(nèi)部過電壓基礎(chǔ) 電力系統(tǒng)過電壓 特高壓電網(wǎng)

4、 期刊：高電壓技術(shù)、電網(wǎng)技術(shù) 等 第6頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三第一章 超高壓電網(wǎng)輸電的基本特性 遠(yuǎn)距離 能源中心 負(fù)荷中心 大容量 線路輸送的自然功率 Ue P0 P 一定： Ue 500kV線路 系統(tǒng)主網(wǎng)架 當(dāng)系統(tǒng)輸送容量翻兩番時(shí)，應(yīng)考慮上新的電壓等級。 第7頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 1.1 輸電線路兩端電壓與傳輸功率的關(guān)系 圖1-1 輸電線路簡化等值電路圖 線路首末端電壓的關(guān)系及線路電壓降的表達(dá)式，如下各式： 第8頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 式中： 高電壓線路: RX , 若 R 0 ： 當(dāng)

5、忽略線路電阻分量時(shí)，滿足UU1時(shí)： Um表示U1與U2的數(shù)值差，它取決于負(fù)荷的無功功率Q2 ； U表示U1超前U2的角度大小，它取決于負(fù)荷的有功功率P2。 第9頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 有功功率由發(fā)電機(jī)供給。 無功功率： 容性無功稱作無功功率源 電容器組、調(diào)相機(jī)、發(fā)電機(jī) 感性無功稱作無功負(fù)荷 欠勵(lì)磁的同步電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、感性 靜態(tài)負(fù)荷、輸電線路的感抗、變壓器、 交流與直流轉(zhuǎn)換器、并聯(lián)電抗器第10頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 1.2 長線方程的穩(wěn)態(tài)解 輸電線路呈現(xiàn)分布參數(shù)特性 圖1-2 長線的分布參數(shù)等值電路 線路X點(diǎn)的電壓與電流方

6、程： 第11頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 式中： -傳播系數(shù) 行波的衰減常數(shù)； - 行波的相位移常數(shù) 。 無損耗線路： R0=0 G0=0 =0 行波的波長： （行波的相位相差為2的兩點(diǎn)間距離） 第12頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 波速： 架空線路： 線路的電氣長度： -全波長線路 -1/4波長線路 km/s f =50 Hz第13頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 長線方程的矩陣形式： 式中： 且滿足 當(dāng) 時(shí)，可得線路首、末端的電壓與電流關(guān)系： 第14頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三

7、 無損耗線路 R0=0 、G0=0，則 無損耗輸電線路的穩(wěn)態(tài)方程解為： 第15頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 1.3 輸電線路的自然功率 設(shè)輸電線路末端帶負(fù)載 Z2 ,則有 距線路末端x處的電壓、電流為： 圖1-3 長線路接負(fù)載電路第16頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 若Z2 = ZC ： 這時(shí)負(fù)荷阻抗所消耗的功率： -自然功率 線路首、末端的電壓與電流為： U1與U2的相角差： 第17頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 表1 架空線路輸送的自然功率值 超高壓輸電線路輸送功率： S 0.8 P0 U（kV）220330500750ZC（）400375300295284277290280P0（MW）12013036337088090819302000第18頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 1.4 沿?zé)o損耗線路的功率傳輸而則 (1-1)以U2為參考相量,為U1超前U2的相角,則 (1-2)圖1-4 長線路接負(fù)載電路第19頁，共21頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)38分，星期三 令（1-1）、（1-2）實(shí)部和虛部分別相等，得： （1-3） （1-4） 由（1-4）可得： （1-5） 短線路： 則第20頁，共21頁，2022年，5月20日，10