特高压输电线路甩负荷引起发电机自励磁及操作过电压叠加的研究

摘要

长期以来，我国经济一直处于高速发展状态，电力负荷的增长速度十分迅猛。在这种情况下，建设特高压输电线路已经成为必然趋势。特高压输电线路具有送电距离长、传输容量大、能量损耗小、节约线路走廊等特点，具有巨大的经济效益。但特高压线路具有严重的过电压问题，这已经成为特高压输电系统设计中出现的关键问题，它不仅影响系统中各种电力设备绝缘等级，同时将影响电力系统运行的稳定性和安全性。
　　 针对系统中出现的各种类型的过电压问题，国内外学者已经进行了较为深入的研究，提出了针对性的限制措施，并取得了良好的效果。但是，对于发电机带长距离输电线情况下因甩负荷而引起的自励磁过电压及操作过电压叠加的严重过电压情况却研究比较少。发电机模型及其暂态过程较为复杂，在特高压系统中，发电机带长距离输电线路可能引起自励磁过电压，而甩负荷动作也可能引起操作过电压，二者叠加有可能引起非常严重的叠加过电压，危害电力系统的安全运行。因此，对于自励磁过电压和操作过电压叠加的研究具有非常重要的意义。
　　 本文首先对自励磁及其产生原因进行了分析，深入研究并阐述了发电机自励磁产生的根本原因，并利用MATLAB进行数字仿真，对自励磁产生原因进行验证。而后，基于发电机dq0方程和十阶链型回路的高精度架空线模型，建立差分方程，对特高压长距离输电线突然甩负荷引起的操作过电压情况以及自励磁及操作过电压叠加的情况进行了分析和数字仿真，通过对比两种情况，表明了叠加过电压的严重性大于单纯操作过电压。最后，提出并研究了利用金属氧化物避雷器来限制这种叠加过电压的方法，并利用数字仿真证明了这种措施的可行性。