永州宗元 500 kV输变电工程过电压计算研究

2010-09-04侯益灵杨高才

湖南电力 2010年1期

关键词：长阳工频过电压

侯益灵,杨高才

(湖南省电力公司试验研究院,湖南长沙 410007)

为保证调试过程中的设备安全,对新建的宗元500kV输变电工程的过电压问题进行了计算研究,主要内容包括:工频过电压、潜供电流与恢复电压、操作过电压等。本次计算研究主要由 PSCAD/EMTDC仿真程序完成。

1 系统接线、设备参数

1.1 系统接线和运行方式

永州宗元 500 kV输变电工程本次仅投产长阳铺—宗元 1条 500 kV线路,1台容量为 750 MVA的降压变压器,该输变电工程的简化系统接线图见图1。

图 1 永州宗元 500 kV变简化系统接线图

为便于仿真计算,对湖南电网进行了必要的等值简化。研究中,保留了湖南主要的 500kV受端电网,将 220k V电网分别等值到相应 500 kV变电站的 220k V母线。计算的运行方式考虑当时的大负荷方式和小负荷方式,其中大负荷方式全省的负荷考虑为 11500MW,小负荷方式全省的负荷考虑为 6 500 MW左右。

1.2 主要设备参数

1.2.1 500kV线路参数

宗元输变电工程本次投运的 500 kV线路 1回,即长阳铺—宗元 500 kV线路,线路全长103.642 km,导线型号为 LGJ-4×400/50,导线水平排列。

根据相关的线路资料,利用 PSCAD程序计算该 500 kV线路参数如表 1所示。

表 1 长阳铺—宗元 500k V线路参数

1.2.2 宗元 500 kV变电所主变参数

宗元变电所本次调试时仅安装 1台 750 MVA自耦降压变压器,由 3台单相变压器组成。

500kV主变参数见表 2所示。

表 2 宗元 500 kV主变参数

2 过电压计算和分析

2.1 工频过电压

工频过电压主要由空载线路的电容效应、不对称接地效应和甩负荷效应等因素单独或组合作用产生,它的大小与电网结构、电源容量、线路长度、参数、并联补偿方式、运行方式和故障形态有关。工频过电压的大小直接影响避雷器额定电压的选择,影响系统的操作过电压水平,在高压或超高压电网中,它是绝缘配合的基础,因此需要研究系统的工频过电压水平。

对于 500 kV系统工频过电压,《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》规定,线路断路器的变电所侧及线路侧应分别不超过系统最高运行相电压(550/kV)的 1.3和 1.4倍。如果线路的工频过电压超过上述要求,应采取措施予以降低。

2.1.1 计算条件

SDJ161-1985《电力系统设计技术规程》规定,计算中发电机采用恒定的暂态电势和暂态电抗表示,负荷用恒定阻抗表示,研究线路用分布参数模型表示。

计算中考虑 3种跳闸方式,即正常运行方式下无故障跳开三相线路,单相接地跳开三相线路,两相接地跳开三相线路,分别用 K(0),K(1),K(2)表示。

2.1.2 计算结果

长阳铺—宗元 500kV线路工频过电压的计算结果如表 3所示,表中过电压单位为标幺值,基准值为550kV。

由表 3可知,在大负荷方式下,长阳铺—宗元线路首端最大工频过电压为 1.073 pu,末端最大工频过电压为 1.293 pu;小负荷方式下,线路首端最大工频过电压为 1.067 pu,末端最大工频过电压为1.298 pu。由计算结果可知,长阳铺—宗元线路工频过电压水平在规程允许范围内。

表 3 长阳铺—宗元线路工频过电压水平 pu

2.2 潜供电流和恢复电压

线路发生单相接地短路,接地相两侧断路器跳开后,其它两相仍在运行,由于相间电容互感耦合,接地点仍流过一定的电流,称为潜供电流;接地点的电流过零时故障相的电压称为恢复电压。当潜供电流和恢复电压值较大时,会使故障处的电弧不易熄灭,单相重合闸的动作时间就会延长。为了采用快速自动重合闸,并确定重合闸的动作时间,就必须计算线路的潜供电流和恢复电压的大小。

潜供电流和恢复电压的大小决定电弧自灭的速度,因而也决定单相自动重合闸无电流间隙时间。我国尚未对潜供电流和恢复电压的大小与其电弧自灭时间之间的定量关系作出明确规定。一般认为潜供电流小于 15～20 A,恢复电压小于 80 kV,可以采用快速单相重合闸。

本次调试投产线路的潜供电流和恢复电压的计算结果见表 4。