可控并联电抗器应用于特高压交流输电线路的研究

摘要

特高压交流输电线路的运行特性有别于高压和超高压输电线路。无功功率平衡和电压控制是研究特高压交流输电技术十分重要的内容。目前特高压交流输电线路为了解决上述问题而装设的并联电抗器是不可控的,它不仅不能够灵活调节而且给传输功率不断变化的输电线路带来很多负面效应。变压器式可控电抗器(Controllable Reactor ofTransformer Type,简称CRT)是可控并联电抗器的一种,它具有容量大、能够实现快速平滑调节；谐波含量少；提高电网输电能力和电压水平;改善潮流分布；抑制工频过电压和潜供电流；提高系统稳定性等特点。本文致力于研究如何将CRT应用于特高压交流输电线路,以及装设CRT前后特高压输电线路的运行特性。
　　 分析了特高压交流输电线路的四个原参数,以试验数值法为基础推导出了单位长度特高压输电线路电导 G0的计算公式。以单位长度特高压交流输电线路的等值电路为基础,推导出了精确考虑分布参数特性的特高压长距离输电线路Ⅱ形等值电路的参数计算公式,并在MATLAB／SimPower Systems中构建其仿真模型和对话框。详细分析了未装设CRT的特高压交流输电线路上沿线电压、电流以及工频过电压、无功功率等线路运行特性。
　　 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特高压输电线路(计及电阻和电导)受端系统各种负载类型的可控电抗器补偿度公式,同时推导得出了输电线路传输功率的公式。重点分析了可控并联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。分析了可控并联电抗器在特高压输电线路上的安装位置及容量,并对装设距离进行了详细的分析和计算。
　　 在分析CRT工作原理的基础上,依照特高压输电线路的实际参数及CRT的参数计算流程图来编写M文件程序,从而得到了CRT仿真模型所需的基本参数,构建了CRT的仿真模型。对CRT顺次单支路工作方式进行了分析,并依据其工作特性设计CRT的自动控制系统,最终搭建了首末端装设CRT的特高压交流输电线路的仿真系统。
　　 通过计算和仿真分析对装设CRT之后的特高压交流输电线路的运行特性进行详细地分析和研究,包括特高压交流输电线路工频过电压、无功功率以及装设可控电抗器后如何抑制线路的潜供电流等。最终在所编程序软件包和仿真模型的基础上,建立了“采用可控电抗器的特高压交流输电系统运行特性分析系统”的图形用户界面,并采用特高压交流输电工程实例进行了应用分析。