具有串联电容补偿的特高压系统过电压分析

摘要

特高压输电具有输送容量大、损耗低、用地面积省等优势，而加装串联电容补偿可增大系统的传输功率并提高稳定极限，如今在我国特高压交流输电系统中加装串联电容补偿已是一种发展趋势。然而，串补的加入势必会改变特高压系统的参数，因此有必要研究串补的加入对特高压系统的影响。 本文选取工频过电压、潜供电流和断路器瞬态恢复电压这三方面为主要研究内容，对特高压系统加装串补的影响进行了研究分析。同时，还研究了串补的布置方式、线路传输功率、故障点位置等因素的变化对串补系统的影响。 通过理论分析与仿真计算，可发现：加装串补对容升效应造成的工频过电压有一定抑制作用；对不对称接地故障工频过电压有一定助增作用，可能会使健全相线路工频过电压超过允许值；串补的加入会使潜供电流叠加一个衰减较慢的低频振荡分量，严重影响潜供电流自熄，从而对重合闸造成不利影响；加装串补会使断路器瞬态恢复电压上叠加串补的残压，使断路器瞬态恢复电压增大，过大的瞬态恢复电压可能会使断路器清除故障失败并对断路器造成一定损害。 考虑到特高压系统加装串补会对系统产生一些不利影响，故本文还提出并通过仿真验证了可减小串补影响的措施：快速旁路串补措施对串补引起的过电压及潜供电流衰减缓慢等问题有良好的改善作用，断路器装设分闸电阻或断口MOV可有效抑制瞬态恢复电压的增大，可在实际系统中尝试使用。

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1 绪论

1.1 特高压输电发展现状及意义

1.2 串联电容补偿

1.2.1 国内外串联电容补偿的发展应用历程

1.2.2 线路加装串联电容补偿装置的作用

1.2.3 串联电容补偿保护的结构

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究内容

2 特高压系统加装串补对工频过电压的影响

2.1 空载线路容升效应引起的工频过电压

2.1.1 空载线路容升效应工频过电压理论分析

2.1.2 加装串补对空载线路容升效应工频过电压的影响

2.1.3 串补线路容升效应工频过电压仿真计算

2.1.4 改变串补布置方式对容升效应工频过电压的影响

2.2 不对称接地故障引起的工频过电压

2.2.1 不对称接地故障引起的工频过电压理论分析

2.2.2 加装串补对不对称接地故障工频过电压的影响

2.2.3 串补线路不对称接地故障工频过电压仿真计算

2.2.4 改变串补布置方式对不对称接地故障工频过电压的影响

2.2.5 串补线路不对称接地故障工频过电压的抑制措施

2.3 本章小结

3 特高压系统加装串补对潜供电流的影响

3.1 潜供电流的形成原理

3.2 潜供电流的数学模型分析

3.3 无串补系统的潜供电流研究

3.3.1 不采取任何措施时的潜供电流

3.3.2 采取并联电抗器加小电抗措施时的潜供电流

3.4 有串补系统的潜供电流研究

3.4.1 加装串补对潜供电流的影响

3.4.2 串补线路潜供电流的频率分析

3.4.3 弧道电阻对串补线路潜供电流的影响

3.4.4 传输功率及故障点位置对串补线路潜供电流的影响

3.5 系统加装串补后的潜供电流抑制措施

3.5.1 快速旁路串补措施

3.5.2 单相跳闸后投入快速接地开关

3.6 本章小结

4 特高压系统加装串补对断路器瞬态恢复电压的影响

4.1 无串补与有串补系统的断路器TRV理论分析

4.2 1100kV断路器试验标准

4.3 单相接地故障时串补对断路器TRV的影响

4.3.1 串补线路发生单相接地故障时断路器TRV仿真计算

4.3.2 改变串补布置方式对单相接地故障断路器TRV的影响

4.4 三相短路故障时串补对断路器TRV的影响

4.4.1 串补线路发生三相短路故障时断路器TRV仿真计算

4.4.2 改变串补布置方式对三相短路故障断路器TRV的影响

4.5 串补系统断路器TRV的抑制措施

4.5.1 快速旁路串补措施

4.5.2 改变串补布置方式

4.5.3 断路器装设分闸电阻

4.5.4 断路器装设断口MOV

4.6 本章小结

5结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致 谢

参考文献

附 录