P 1 超高压电网内部过电压分析 P 2 概 述 超电压电网: 300～800kV 330kV （70年代中） ； 500kV （80年代初）； 750kV （2006年） 特高压电网: ～ 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）从设备制造方面考虑 因此，超高压电网应更加重视抑制过电压水平 P 3 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10~66kV110/220kV330kV500kV750kV1000kV 电压倍数 （ p.u. ） 2.51.3~1.41.3~1.41.3~1.41.3~1.4 持续时间2h0.2~0.5s0.1s0.1s0.1s0.1s 电压等级10~66kV110/220kV330kV500kV750kV1000kV 操作过电压（ p.u. ） 4.03.02.22.01.81.6(1.7) P 4 过电压——在电力系统中,由于雷电、系统中电磁能量的转换而 产生的电压升高，其值超过了系统的最高工频运行 电压。
电力系统过电压分两大类： 1、雷电过电压——由于大气中雷电引起的电力系统电压升高； 2、内部过电压——由于系统故障或操作引起的电力系统电压升高 电力系统过电压是决定电网电气设备绝缘水平的依据 P 5 超高压电网内部过电压分两大部分研究内容: 1、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—— 应采取措施消除谐振 接在超高压电网母线上 并联电抗器 接在变压器的低压侧 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 P 6 2、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 ① 电网结构复杂 —— 长线路、多结点 ② 不对称 ③ 非线性元件 ④ 电网损耗电阻 优点： 物理概念清晰 P 7 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 期刊：高电压技术、电网技术 等 P 8 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。
P 9 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： P 10 式中： 高电压线路： R＜X ， 若 R 0 ： 当忽略线路电阻分量时，满足ΔUδ＜＜U1时： ΔUm表示U1与U2的数值差，它取决于负荷的无功功率Q2 ； ΔUδ表示U1超前U2的角度大小，它取决于负荷的有功功率P2 P 11 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 P 12 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点的电压与电流方程： P 13 式中： ------------传播系数 β———— 行波的衰减常数； α———— 行波的相位移常数 无损耗线路： R0=0 G0=0 β=0 行波的波长： （行波的相位相差为2π的两点间距离） —线路波阻抗 P 14 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 P 15 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： P 16 无损耗线路 R0=0 、G0=0，则 无损耗输电线路的稳态方程解为： P 17 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 P 18 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： P 19 表3 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）220330500750 ZC（Ω）400~375300~295284~277290~280 P0（MW）120~130363~370880~9081930~2000 。