永州宗元 500 kV輸變電工程過電壓計算研究

2010-09-04 07:56:42侯益靈楊高才

湖南電力 2010年1期

侯益靈,楊高才

(湖南省電力公司試驗研究院,湖南長沙 410007)

為保證調試過程中的設備安全,對新建的宗元500kV輸變電工程的過電壓問題進行了計算研究,主要內容包括:工頻過電壓、潛供電流與恢復電壓、操作過電壓等。本次計算研究主要由 PSCAD/EMTDC仿真程序完成。

1 系統接線、設備參數

1.1 系統接線和運行方式

永州宗元 500 kV輸變電工程本次僅投產長陽鋪—宗元 1條 500 kV線路,1臺容量為 750 MVA的降壓變壓器,該輸變電工程的簡化系統接線圖見圖1。

圖 1 永州宗元 500 kV變簡化系統接線圖

為便于仿真計算,對湖南電網進行了必要的等值簡化。研究中,保留了湖南主要的 500kV受端電網,將 220k V電網分別等值到相應 500 kV變電站的 220k V母線。計算的運行方式考慮當時的大負荷方式和小負荷方式,其中大負荷方式全省的負荷考慮為 11500MW,小負荷方式全省的負荷考慮為 6 500 MW左右。

1.2 主要設備參數

1.2.1 500kV線路參數

宗元輸變電工程本次投運的 500 kV線路 1回,即長陽鋪—宗元 500 kV線路,線路全長103.642 km,導線型號為 LGJ-4×400/50,導線水平排列。

根據相關的線路資料,利用 PSCAD程序計算該 500 kV線路參數如表 1所示。

表 1 長陽鋪—宗元 500k V線路參數

1.2.2 宗元 500 kV變電所主變參數

宗元變電所本次調試時僅安裝 1臺 750 MVA自耦降壓變壓器,由 3臺單相變壓器組成。

500kV主變參數見表 2所示。

表 2 宗元 500 kV主變參數

2 過電壓計算和分析

2.1 工頻過電壓

工頻過電壓主要由空載線路的電容效應、不對稱接地效應和甩負荷效應等因素單獨或組合作用產生,它的大小與電網結構、電源容量、線路長度、參數、并聯補償方式、運行方式和故障形態有關。工頻過電壓的大小直接影響避雷器額定電壓的選擇,影響系統的操作過電壓水平,在高壓或超高壓電網中,它是絕緣配合的基礎,因此需要研究系統的工頻過電壓水平。

對于 500 kV系統工頻過電壓,《交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合》規定,線路斷路器的變電所側及線路側應分別不超過系統最高運行相電壓(550/kV)的 1.3和 1.4倍。如果線路的工頻過電壓超過上述要求,應采取措施予以降低。

2.1.1 計算條件

SDJ161-1985《電力系統設計技術規程》規定,計算中發電機采用恒定的暫態電勢和暫態電抗表示,負荷用恒定阻抗表示,研究線路用分布參數模型表示。

計算中考慮 3種跳閘方式,即正常運行方式下無故障跳開三相線路,單相接地跳開三相線路,兩相接地跳開三相線路,分別用 K(0),K(1),K(2)表示。

2.1.2 計算結果

長陽鋪—宗元 500kV線路工頻過電壓的計算結果如表 3所示,表中過電壓單位為標幺值,基準值為550kV。

由表 3可知,在大負荷方式下,長陽鋪—宗元線路首端最大工頻過電壓為 1.073 pu,末端最大工頻過電壓為 1.293 pu;小負荷方式下,線路首端最大工頻過電壓為 1.067 pu,末端最大工頻過電壓為1.298 pu。由計算結果可知,長陽鋪—宗元線路工頻過電壓水平在規程允許范圍內。

表 3 長陽鋪—宗元線路工頻過電壓水平 pu

2.2 潛供電流和恢復電壓

線路發生單相接地短路,接地相兩側斷路器跳開后,其它兩相仍在運行,由于相間電容互感耦合,接地點仍流過一定的電流,稱為潛供電流;接地點的電流過零時故障相的電壓稱為恢復電壓。當潛供電流和恢復電壓值較大時,會使故障處的電弧不易熄滅,單相重合閘的動作時間就會延長。為了采用快速自動重合閘,并確定重合閘的動作時間,就必須計算線路的潛供電流和恢復電壓的大小。

潛供電流和恢復電壓的大小決定電弧自滅的速度,因而也決定單相自動重合閘無電流間隙時間。我國尚未對潛供電流和恢復電壓的大小與其電弧自滅時間之間的定量關系作出明確規定。一般認為潛供電流小于 15～20 A,恢復電壓小于 80 kV,可以采用快速單相重合閘。

本次調試投產線路的潛供電流和恢復電壓的計算結果見表 4。