架空线-海底电缆系统过电压仿真研究

摘要

海南联网工程是我国首条500kV跨海联网工程，该工程有效解决了海南省电力资源紧张的问题，结束其“电力孤岛”的历史。对于500kV交流海底电缆输电系统，雷电侵入波过电压、操作过电压等工况对于海底电缆的绝缘威胁较大，有必要对该方面内容进行研究。
　　本文基于海南联网工程系统参数，搭建架空线-海底电缆混合输电系统仿真模型，分析研究不同工况下，系统过电压水平及过电压分布规律，同时根据相应计算结果，提出有效的过电压与绝缘配合方案。
　　论文首先分析充油式海底电缆结构，合理简化得到海底电缆仿真模型，通过分析海底电缆电气参数随频率变化基本规律，选取符合实际海底电缆电气特性的频域相关计算模型，同时验证仿真模型的正确性。
　　建立雷电侵入波过电压工况下的架空线-海底电缆仿真模型，开展了雷电过电压仿真计算，得出雷电工况下，海缆沿线最大过电压幅值为917kV。研究海底电缆沿线的雷电过电压侵入波分布规律，侵入波过电压幅值沿线呈先降低后升高特点，最大值出现在靠近海缆末端位置；研究不同影响因素对侵入波过电压幅值的影响。
　　建立操作过电压工况下的架空线-海底电缆仿真模型，开展了操作过电压的仿真计算，得出操作工况下，海缆沿线最大过电压幅值为786kV（1.75p.u）。研究了线路运行工况对操作过电压影响，包括合闸和重合闸过电压等；研究海底电缆沿线的操作过电压分布规律，海缆上距操作端越远，空载线路合闸过电压越高。
　　通过对现有陆地电缆过电压与绝缘配合相关规程分析，结合国际大电网会议相关结论，给出了海底电缆绝缘层厚度的确定方法，提出提高海底电缆-架空线系统绝缘安全性的有效措施。

目录

声明

1 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 海底电缆过电压研究现状

1.3 论文的主要工作

2 架空线-海底电缆仿真模型研究

2.1 交流海底电缆

2.2 避雷器

2.3 补偿电抗

2.5 本章小结

3 架空线-海缆系统雷电过电压研究

3.1 雷电过电压原理

3.2 雷电过电压计算模型

3.3 雷电过电压仿真模型

3.4 雷电过电压分布规律

3.5 雷电过电压影响因素分析

3.7 本章小结

4 架空线-海缆系统操作过电压研究

4.1 操作过电压原理

4.2 操作过电压计算模型

4.3 操作过电压仿真模型

4.4 操作过电压分布规律

4.5 操作过电压影响因素分析

4.7 本章小结

5 架空线-海缆系统的绝缘配合研究

5.1 绝缘配合流程

5.2 架空线-海缆系统绝缘水平

5.3 本章小结

6 总 结

6.1 论文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献