超高壓電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)電壓分析

超高壓電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)電壓分析第1頁，共21頁，2023年，2月20日，星期四概述

超電壓:300～800kV330kV（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)濟方面考慮；2）從制造方面考慮。

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表1各電壓等級電網(wǎng)工頻過電壓倍數(shù)與持續(xù)時間

表2各電壓等級電網(wǎng)操作過電壓倍數(shù)電壓等級10~66kV110/220kV330kV500kV750kV1000kV電壓倍數(shù)（p.u.）2.51.3~1.41.3~1.41.3~1.41.3~1.4持續(xù)時間2h0.2~0.5s0.1s0.1s0.1s0.1s電壓等級10~66kV110/220kV330kV500kV750kV1000kV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，2023年，2月20日，星期四

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，2023年，2月20日，星期四

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）解析計算計算復(fù)雜、困難①電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜——長線路、多結(jié)點②不對稱③非線性元件④電網(wǎng)損耗電阻優(yōu)點：物理概念清晰

第5頁，共21頁，2023年，2月20日，星期四

2）數(shù)值計算適用于復(fù)雜電力系統(tǒng)的電磁計算仿真計算平臺-----EMTP、ATP

參考文獻：超高壓電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)電壓計算內(nèi)部過電壓基礎(chǔ)電力系統(tǒng)過電壓特高壓電網(wǎng)

期刊：高電壓技術(shù)、電網(wǎng)技術(shù)等第6頁，共21頁，2023年，2月20日，星期四第一章超高壓電網(wǎng)輸電的基本特性

遠距離能源中心負荷中心大容量

——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

當系統(tǒng)輸送容量翻兩番時，應(yīng)考慮上新的電壓等級。

第7頁，共21頁，2023年，2月20日，星期四1.1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式，如下各式：

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式中：

高電壓線路:

R＜X,若R0：

當忽略線路電阻分量時，滿足ΔUδ＜＜U1時：

ΔUm表示U1與U2的數(shù)值差，它取決于負荷的無功功率Q2；

ΔUδ表示U1超前U2的角度大小，它取決于負荷的有功功率P2。

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有功功率由發(fā)電機供給。無功功率：

容性無功稱作無功功率源電容器組、調(diào)相機、發(fā)電機

感性無功稱作無功負荷欠勵磁的同步電機、感應(yīng)電機、感性

靜態(tài)負荷、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，2023年，2月20日，星期四1.2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點的電壓與電流方程：

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式中：

------------傳播系數(shù)

β————行波的衰減常數(shù)；

α——----行波的相位移常數(shù)。

無損耗線路：

R0=0G0=0

β=0

行波的波長：（行波的相位相差為2π的兩點間距離）

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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/sf=50Hz第13頁，共21頁，2023年，2月20日，星期四

長線方程的矩陣形式：

式中：

且滿足

當時，可得線路首、末端的電壓與電流關(guān)系：

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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：

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1.3輸電線路的自然功率

設(shè)輸電線路末端帶負載Z2,則有

距線路末端x處的電壓、電流為：

圖1-3長線路接負載電路第16頁，共21頁，2023年，2月20日，星期四

若Z2=ZC

：這時負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：

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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≈0.8P0

U（kV）220330500750ZC（Ω）400~375300~295284~277290~280P0（MW）120~130363~370880~9081930~2000第18頁，共21頁，2023年，2月20日，星期四1.4沿無損耗線路的功率傳輸而則

(1-1)以U2為參考相量,σ為U1超前U2的相角,則

(1-2)圖1-4長線路接負載電路第19頁，共21頁，2023年，2月20日，星期四

令（1-1）、（1-2）實部和虛部分別相等，得：（1-3）

（1-4）由（1-4）可得：