特高压混合无功补偿线路接地故障开断特性

由分级可控高抗与串补装置组成的混合无功补偿应用于特高压电网时,输电线路发生接地故障,断路器两端的暂态恢复电压(TRV)会受混合无功补偿相关因素的影响而表现出不同的特征。在建立特高压接地故障电网简化模型的基础上,应用理论分析的方法推导在串补电容器组未被短接工况下,断路器开断时其两端瞬态恢复电压上升率(RRRV)及TRV峰值的计算表达式。针对不同时间短接串补电容器组,仿真分析了TRV的波形特征和混合无功补偿度对断路器开断特性的影响。结果表明,串补电容器组未被短接时,架空线路长度固定,RRRV和TRV峰值随着故障距离增加而降低,架空线路长度超过1 100km时,发生接地故障时系统会发生谐振,未达到谐振长度时RRRV和TRV峰值随架空线路长度增加而升高。串补电容器组被短接时的电源工频电压幅值越大,断路器越难以开断,串补和分级可控高抗的补偿度增大利于断路器开断。     

特高压混合无功补偿线路断路器失步故障开断特性

随着特高压输电线路的推广,混合无功补偿将得到广泛的应用。为此在混合无功补偿结构功能介绍的基础上,对安装混合无功补偿的特高压输电系统发生失步故障时的特性进行了仿真分析。考虑最严重的失步故障情况,得到了失步故障电流和瞬态恢复电压的变化规律。基于等值集中参数电路的方法,推导了失步故障电流与瞬态电压上升率的计算式,得到失步故障电流随混合无功补偿补偿度的变化规律,且当串补补偿度增大时,失步故障电流有效值会非线性的增加。基于以上理论仿真比较了有无混合无功补偿时,特高压输电线路的失步故障电流与瞬态恢复电压的变化曲线。结果表明:瞬态恢复电压的峰值及其上升率的数值随混合无功补偿中串补的补偿度的增加接近指数式增长,而可控高抗补偿度的改变对其影响较小。从失步故障开断特性角度得到的研究结果,将为特高压混合无功补偿的参数优化与断路器的选择提供分析基础和理论依据。     

特高压GIL接入对断路器瞬态恢复电压的影响

特高压气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的接入对断路器瞬态恢复电压(TRV)幅值和瞬态恢复电压上升率(RRRV)均会产生影响,可能危及断路器开断能力。文中基于同塔双回特高压交流架空线-双回GIL混合输电线路,利用EMTP-ATP仿真研究变电站内断路器端部发生三相短路故障时,GIL长度、接入位置与GIL引接站测量设备对断路器TRV幅值和RRRV的影响。仿真结果表明,GIL的接入对断路器TRV幅值和RRRV有较大影响;GIL长度增加对TRV幅值产生较大影响,但对RRRV影响较小;为了限制RRRV,应将GIL安装在架空线中段,且应安装金属氧化物避雷器 (MOV)限制TRV幅值;GIL引接站测量设备对断路器TRV幅值和RRRV影响均较小。文中研究成果可为含GIL的特高压线路中断路器的TRV计算及参数设计提供参考。     

特高压混合无功补偿空载线路合闸过电压幅频特性

混合无功补偿有望在特高压输电线路获得应用,其与电网交互影响亟待研究。在介绍混合无功补偿关键元件及结构组成的基础上,考虑两种电源电压相位角极端情况,仿真分析了安装混合无功补偿前后特高压空载线路合闸过电压幅频特性。基于等值集中参数电路和拉普拉斯变换方法,推导计算了可控高抗不同补偿度下空载线路合闸过电压各分量振荡频率与对应幅值以及瞬时最大值的变化情况,从理论上总结了可控高抗补偿度分级变化对合闸过电压的影响规律。基于上述理论方法,考虑可控高抗补偿度分级变化情况,研究了串补不同布置方式下空载线路合闸过电压工频分量和瞬时最大值的变化曲线。从空载线路合闸过电压幅频特性角度得到的研究结果,将为特高压混合无功补偿的参数优化和布置方式的选择提供分析基础和理论依据。     

1000kV特高压断路器的瞬态恢复电压

为了合理地确定特高压断路器瞬态恢复电压(TRV)的试验参数,依托淮南-皖南-浙北-沪西1000kV同塔双回线路输电工程,研究由特高压系统回路特性产生的特高压断路器预期瞬态恢复电压。采用EMTP模拟计算方法,统计分析了变压器限制的短路故障(TLF)、断路器端部故障(BTF)和失步开断下的瞬态恢复电压,提出了以下建议:将DL/T402-2007中特高压断路器T10和T30规定的恢复电压上升率(RRRV)值由7kV/μs和5kV/μs分别提高至10kV/μs和7kV/μs;此工程失步解列点可指定在皖南站。比较了断路器装分闸电阻的优缺点,建议此工程可不装分闸电阻。这些建议均被同塔双回线路输电工程采用。     

特高压半波长交流输电系统断路器瞬态恢复电压特性研究

半波长输电线路特性与常规线路不同,在线路发生短路故障时,其断路器开断瞬态恢复电压(TRV)特性与常规线路有很大差别。为此,建立了特高压半波长交流输电系统仿真模型,研究了半波长线路在不同位置发生短路故障时,断路器开断的短路电流及TRV特性,分析了相关影响因素;研究了抑制半波长线路断路器TRV的措施。研究结果表明,半波长线路断路器开断短路电流特性和TRV特性受故障点位置影响较大,在距断路器2 500~3 000 km的远端发生接地故障时,断路器开断短路电流水平较高,可能超过断路器出口故障时的短路电流水平,断路器开断远端故障时的TRV的峰值和上升率均较高,超过了现有标准中断路器试验允许值。半波长线路沿线装设金属氧化物避雷器(MOA)后,MOA抑制了接地故障时的过电压,有助于降低TRV水平,但在部分位置故障时TRV仍然超过了允许值。采用沿线装设MOA和断路器装设分闸电阻的措施后,可以将特高压半波长线路断路器TRV限制在现有标准范围内。     

特高压交流输电线路加装串联补偿装置后断路器开断暂态恢复电压特性分析

特高压(UHV)线路加装串补后,由于电容器残压的作用,断路器清除线路故障时的暂态恢复电压(TRV)特性发生变化。为此采用电磁暂态程序EMTP对中国多个特高压串补工程的断路器TRV特性及其影响因素进行仿真研究,并对各种TRV抑制措施的效果进行分析。研究表明,如不采取措施,部分UHV串补线路断路器清除单相故障时的TRV峰值的标幺值可能>2.7(其基准值为(1 100×槡2/槡3)kV),目前相关标准要求无法涵盖;而清除多相故障时的TRV更加突出,可能导致清除故障失败甚至断路器损坏。快速联动旁路串补可降低TRV,实施容易,而降低串补度等TRV抑制措施则存在一定不足。提高断路器开断TRV能力和试验参数也是解决TRV问题超标的有效措施之一,建议进一步开展相关研究。     

基于MATLAB的特高压断路器瞬态恢复电压研究

瞬态恢复电压(TRV)是断路器开断的重要参数,同时也是引起断路器故障的主要原因之一,特高压的电压等级较高,使得TRV更加严重,应该进行认真研究。依据瞬态恢复电压的研究现状,使用MATLAB/Simulink建立一条特高压交流输电线路模型,在不同位置设置不同的故障类型,仿真结果表明在断路器端部发生三相短路时的TRV峰值最大,并给出断路器端部发生三相短路时的TRV波形和短路电流波形。在断路器端部发生三相短路故障时,产生的TRV最严重,其幅值和上升率均超过IEC和国家标准标准值,严重考验着断路器的开断能力和抗压能力。给出了相应的抑制断路器TRV的措施。     

基于串联电容补偿的超/特高压输电线路可控并联电抗器补偿度分析

为了研究超/特高压输电线路中考虑串联电容补偿时的可控并联电抗器补偿度,以均匀分布条件下并联电抗与串联电容补偿度的分析为基础,利用两端布置可控并联电抗器的输电线路π型等效电路,分析了超/特高压输电线路的电压分布特点及功率传输特点。通过对分段布置的可控并联电抗器补偿度的分析,深入研究了串联电容补偿对可控并联电抗器补偿度的影响,推导出均匀串联电容补偿条件下可控并联电抗器补偿度的数学表达式。数值模拟结果表明增加串联电容补偿后,可控并联电抗器补偿对应的传输功率变化范围进一步扩大,并且串联电容补偿影响可控并联电抗器的布置间距,随着串联电容补偿度的增加,在满足电压控制的前提下,可控并联电抗器的分段布置间距可以增大。     

计及损耗的特高压输电线路中可控电抗器补偿度研究

高速响应可控并联电抗器装设于特高压交流输电线路,能够实现大范围快速平滑地调节容量和限制过电压等作用,从而提高输电电量和质量。为研究可控电抗器的补偿度以及其与线路特性的关系,建立计及损耗并精确考虑线路分布参数特性的特高压输电线路∏形等值电路,以均匀传输线方程为基础,采用电力系统潮流计算法得到适用于受端系统各种负载类型的可控电抗器补偿度公式。分析了可控电抗器的补偿度与线路传输功率、首末端电压、线路长度等之间的关系。分析结果表明：当特高压交流输电线路传输的有功功率一定且受端系统负载类型呈感性时,线路受端系统的功率因数越低,电抗器的补偿度越低;而受端系统负载类型呈容性时则与之相反。该研究为特高压可控并联电抗器控制系统的设计提供了理论基础,有利于进一步研究装设可控并联电抗器的特高压输电线路的特性。     

混合无功补偿对特高压输电线路的影响机制研究

混合无功补偿（HRPC）由串联补偿（SC）和步进控制并联电抗器（SCSR）组成,将逐渐成为中国特高压输电系统中无功补偿的趋势。提出了UHV输电线路单相接地故障时二次电弧的一些新特性,针对应用HRPC的UHV交流系统在单相自动重合闸（SPAR）运行过程中产生二次电弧的特性进行了仿真。从理论上推导了HRPC对二次电弧电流的影响机制,并给出了仿真波形和傅立叶分析。详细研究了二次电弧电流、不同无功功率补偿度下电弧的燃弧时间、中性点电抗和接地故障位置之间的关系。最后,提出了一种改进的旁路断路器和SPAR的时序控制策略,该策略将为未来HRPC在UHV输电线路中的应用提供必要的理论依据和技术支持。     

特高压断路器的瞬态恢复电压研究

结合晋东南—南阳—荆门1 000 kV特高压试验示范工程，研究了交流1100 kV断路器瞬态问题中的断路器开断短路电流或失步解列后的瞬态恢复电压(transient recovery voltage，TRV)内容。在此基础上提出了我国交流1100 kV特高压断路器的工作条件建议，分析了特高压断路器TRV问题的前景。认为我国特高压电网断路器在不采用分闸电阻的条件下，可满足IEC断路器扩展标准和正在修订的我国电力行业断路器标准中对TRV的要求。     

磁控并联电抗器的应用研究

为了限制过电压和补偿线路充电功率,需要在超高压交流输电线路装设高补偿度的并联可控电抗器。在推导了磁控并联电抗器（MCSR）模型的基础上,建立了超高压系统的仿真模型,且对动态无功补偿及限制甩负荷过电压进行了仿真。仿真结果表明,在线路传送功率发生较大变化时,MCSR能够实时动态补偿无功功率,使线路末端电压基本保持不变。     

特高压输电线路端电压控制域的计算方法研究

采用特高压现有无穷大电势源等值法获取端电压二维控制域时,会得出投入容性无功补偿将降低特高压沿线电压这一“错误”结论,对此研究证明：变压器中压侧绕组等效阻抗为负是造成二维电压运行下限上移的主要原因。提出了一种新的等值电势源法,即将华中电网和华北电网分别等效成含内阻抗的电势源。采用该等值方法时,无功补偿装置的投切所引起的电压控制域的变化趋势与电压无功理论相符,同时还可以考虑线路输送功率变化时,由线路功率和两端母线电压共同形成的三维控制域。     

特高压可控并联电抗器补偿度的研究

特高压远距离输电系统中,高速响应可控电抗器通过实现容量大范围内快速平滑可调和限制过电压等重要作用,很好地提高了输电电量和质量。笔者以线路分布参数和均匀传输线方程为基础,采用电力系统潮流计算方法,得到适用于各种负载类型的可控电抗器补偿度公式。分析了可控电抗器的补偿度与线路电压、传输功率之间的关系。为特高压可控电抗器的设计和控制提供了理论基础,有利于进一步研究安装可控电抗器的特高压输电线路的特性。     

考虑线路潮流波动对母线电压影响的特高压交流电网电压控制策略

为了提升特高压交流电网母线电压的控制效果,根据特高压电网建设现状,分析了线路潮流波动对母线电压的影响,提出了以削弱电网潮流波动对特高压母线电压影响程度为最终目的,以电压控制实际值与目标值之差最小和系统动态无功储备增量最大为目标函数的控制策略。针对线路无功潮流对母线电压的影响,在目标函数中引入变电站间的无功电压灵敏度系数以降低变电站间无功功率流动量。实际电网仿真结果表明:所提控制策略能有效改善电压的调节效果,降低动态无功补偿的投入容量。     

一种新的特高压断路器合成试验回路

特高压断路器试验方法的研究是特高压输电工程发展的基础。该文根据合成试验回路的基本原理，提出了一种新的适用于特高压断路器大容量试验的新型合成试验回路。给出了该试验回路的详细拓扑结构，介绍了回路的工作原理。根据描述开断电弧特性的麦依尔(Mayr)方程，建立参数化的PSCAD电弧电阻模型。在此基础上，对回路的开断试验过程进行仿真，得到了T100试验时的电流电压波形。对暂态恢复电压、电流过零前的变化率等进行分析，并与ABB的增强型并联引入回路(EPIC回路)和IEC试验标准进行比较。结果表明，该回路可以满足特高压断路器的开断试验要求，并具有足够高的试验等价性。     

特高压电网无功补偿设计和运行方法研究

介绍基于经济压差无功潮流的特高压电网无功补偿设计和运行方法,并举例说明这种方法的实用性、可操作性和科学性。验证当线路跳闸使负荷转移进而引起大幅度电压降低时,如果用磁控电抗器(MCR)作高压电抗器,将导通角立即全关,能迅速提升电压。该方法在全网无功优化和经济运行中有较好的应用前景。