【電網知識匯】電力系統過電壓
充電,導致過電壓。
規程如下:
1)潛供電流與恢復電壓
潛供電流也是實際工程中涉及較多的一個因素。線路上發生單相接地故障,繼電保護通過選相元件只將故障相自線路兩側斷開,非故障相仍然繼續運行,這時非故障相與斷開的故障相之間存在靜電(通過相間電容)和電磁(通過相間互感)的聯系。使故障點弧光通道中仍有一定數值的電流通過,此電流稱為潛供電流。
單相跳閘后,潛供電流與相間電容、電網電壓皆成正比,電壓等級愈高或線路愈長,上述分量的潛供電流愈大,并與故障點位置無關。
消弧措施:故障點能否消弧,除與風速、風向、電弧長度有關外,關鍵是恢復電壓的高低和潛供電流的大小及其與恢復電壓問的相位差。如果沒有消弧措施,當電流過零熄弧時,恢復電壓適為最大值,消弧條件很差。因此對電壓等級高而線路又較長的線路需有幫助消弧的措施:如對500KV中長線路高壓并聯電抗器中性點加小電抗、短時在線路兩側投入快速單相接地開關等措施;另一方面可采用實測熄弧時間來整定重合閘時間。
同桿并架線路:同桿并架的線路,當有一回發生接地,如構成平行諧振條件,將引起很高的恢復電壓,難以消弧。此外,如一回線發生單相接地,兩側故障相斷開后的潛供電流,由于同桿線路的電容與電感耦合,使它比單回路的潛供電流有所增加。如同桿并架的兩回線換位情況各不相同時,數值還要增大。同樣,故障點的恢復電壓也由于有了同桿線路的耗合而增大。
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目前的關鍵問題是要研究多長距離的線路,可以不采取上述的小電抗消弧措施。這樣是所有項目過電壓分析專題報告里面需要論證的。
BPA計算結論是:對采用斷電時間為35-40周波(0.58-0.67s)的單相重合閘,可以不采取消弧措施(如并聯電抗器補償或快速接地開關)的500kV線路長度為100km,這也是平時我們計算的一個大概依據,但是實際值比這要高一些。
國外也有采用短時在線路兩側投入快速單相接地開關作為解決消弧的措施。如果考慮同桿雙回線的異名相故降,也只有快速接地開關能有效地解決問題。
2)空載線路合閘(其他如切空線、切空變、解列不贅述)
線路采用三相重合閘時,會出現在空線合閘前,線路上有與殘余電荷相應的殘余電壓U,重合時若電源電壓與U相位相反,則可能出現3倍多的更高的過電壓。
這塊主要是牽涉到是否選擇合閘電阻(或是沿線避雷器),合閘電阻作用是斷路器在斷開時在主觸頭合上前先退出,在合閘時合閘電阻先投入,當主觸頭合上時被短接退出,這樣做可以防止操作過電壓。合閘電阻是否需要也是電網項目過電壓分析報告中的重要一條。
線路斷路器裝合閘電阻是限制合空載線路過電壓的有效措施,與避雷器相比,優點在于限制過電壓效果明顯且沿線均衡。但是,合閘電阻及其運動的機構,比較容易發生故障,對于不裝合閘電阻時合空線相地過電壓仍在允許范圍之內的線路,其斷路器可以不裝合閘電阻,其安全性可能更高,而且也節省投資和維修費用;對于投切變壓器的斷路器,因為此類過電壓一般均小于2.0p.u.,斷路器沒有必要裝合閘電阻,行業標準也沒有要求。對絕緣不構成威脅況且變壓器旁邊都有MOA保護,可以進一步限制過電壓。所以變電所投切變壓器的500kV斷路器可以不裝合閘電阻。
限制操作過電壓的措施有:1.選用滅弧能力強的高壓斷路器。2.提高斷路器動作的同期性。3.斷路器合閘電阻。4.采用性能較好的避雷器。5.電網中性點接地運行。
五、外部過電壓
分直擊雷過電壓和感應雷過電壓兩種。
直擊雷過電壓是雷閃直接擊中電工設備導電部分時所出現的過電壓。雷閃擊中帶電的導體,如架空輸電線路導線,稱為直接雷擊。雷閃擊中正常情況下處于接地狀態的導體,如輸電線路鐵塔,使其電流互感器過電壓保護器電位升高以后又對帶電的導體放電稱為反擊。直擊雷過電壓幅值可達上百萬伏,會破壞電工設施絕緣,引起短路接地故障。感應雷過電壓是雷閃擊中電工設備附近地面,在放電過程中由于空間電磁場的急劇變化而使未直接遭受雷擊的電工設備(包括二次設備、通信設備)上感應出的過電壓。因此,架空輸電線路需架設避雷線和接地裝置等進行防護。通常用線路耐雷水平和雷擊跳閘率表示輸電線路的防雷能力。
六、直流輸電過電壓
直流輸電的容量往往接近于所連接的交流系統的短路容量,此時工頻過電壓將是交直流系統相互影響中的重要問題之一。
當直流輸電系統故障(直流閉鎖、全停)或交流系統故障后而直流輸電不能迅速起時,換流閥不能消耗無功功率,多余的無功功率將引起工頻動態過電壓,交流系統的短路容量或SCR愈小,產生的過電壓值將愈高。葛洲壩-南橋直流輸電容量為1200MW,相對于兩側的交流短路容量較低,因而葛洲壩與南橋側的工頻動態過電壓分別不超過1.15標么值及1.125標么值。
為了限制直流輸電工頻過電壓,保持電壓穩定,有以下措施:
1)裝設調相機
巴西的負荷中心(圣諾克)為了接收伊泰普水電站直流輸電送來的電力,由于受端交流側短路容量與之相比較弱,所以裝設了1臺300Mvar的調相機,既可提高受端的短路比,又可提供換流所需無功功率。
2)靜止補償器
例如聯絡英法的2000MW直流輸電系統,在英國側接入400kV電網處的正常最小短路容量為6000MVA,故障時將引起工頻過電壓達1.4標么值,為此,裝設了2組±150Mvar靜止補償器,主要目的是事故時吸收無功。
3)建設新線路提高交流側的短路容量除了工頻過電壓之外,直流系統里面,自勵磁和諧波諧振過電壓也可能存在,具體判別原理和交流系統類似。

責任編輯:售電小陳
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