天津东疆港220KV电源线操作过电压研究.doc
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1、天津东疆港220kV电源线操作过电压研究刘英英1刘冬梅1(天津电力设计院 天津市 300200)摘要电网中的电容、电感等储能元件,在发生故障或操作时,由于其工作状态发生突变,将产生充电再充电或能量转换的过渡过程,电场能和磁场能相互转换、震荡,从而导致了操作过电压的出现。由于电力电缆具有相对于架空线很大的电容,220kV含长电缆线路的操作过电压问题需要引起重视。天津东疆港站220kV电源线为电缆与架空线混合线路,电缆线路较长,本文对该系统的220kV线路进行了操作过电压研究。本文从理论上分析了合闸空载线路(架空与电缆的混合线路)操作过电压中影响过电压值的因素,根据东疆港滨海以及东疆港鄱阳路220
2、kV线路的实际情况,预测合闸空载线路时线路过电压的沿线变化情况,得出沿线电压大致呈首端低、末端高的变化趋势,同时计算结果表明该系统的操作过电压能够在规定的允许范围之内。并且,由此展开研究仿真计算了总长一定的架空、电缆混合线路产生的最大过电压值随架空线(电缆)长度变化的趋势。从而得出,长电缆线路与一定长度架空线的混合线路中,比在同样长度的纯电缆线路中,将可能出现更为严重的过电压。关键词操作过电压;合闸空载线路;架空与电缆混合线路1 引言近年来,电缆得到了越来越广泛的应用,尤其是超高压、大截面、长距离电缆的应用产生的过电压问题备受关注。电力电缆具有相对于架空线很大的电容,尤其是现在大力发展的交联聚
3、乙烯电力电缆,其单位长度电容是架空线的10倍以上。由于电缆的这一特点,220kV的长电缆线路特别是架空线与长电缆混合线路的内过电压可能超过规定的范围,因此对其进行分析十分必要。操作过电压是决定电力系统绝缘水平的依据之一。在电力系统运行中,空载线路合闸是电网中常见的操作。随着避雷器的使用、断路器性能的改善以及并联电抗器的存在等因素,使得开断感性、容性负载等操作过电压的幅值和出现的概率大大减小,而合闸(重合闸)空载线路过电压成为最典型的操作过电压,是选择电网绝缘水平的决定因素。本文将主要针对架空、电缆混合线路的合闸空载线路过电压展开研究。对于220kV及以下系统,通常设备的绝缘结构设计允许承受34
4、倍的操作过电压。根据文1,220kV线路合闸和重合闸过电压一般不超过3.0p.u.(1.0p.u.=252kV)。2 东疆港合空线过电压2.1 理论分析合空载线路产生的过电压是由合闸时电路的过渡过程引起的,正常合闸时,如果断路器三相同期合闸,合闸过程可按单相电路进行分析。下面对长电缆线路与较短架空线混合线路产生的合空线过电压进行理论分析24。图1所示为长度为l1的架空线与长度为l2的电缆混合线路的单相集中参数等值电路。图1 电缆与架空混合线路的理想等值电路图中,电源电压,LS表示电源等值电感,L1 、C1表示单位长度架空线的电感和电容值,L2 、C2表示单位长度电缆的电感和电容值。则流过电缆电
5、容的电流与流过架空线电容的电流比值为 (1)忽略式(1)中极小项,有,由于电缆的电容效应远大于架空线的电容效应,取,若有,说明流过架空线的电容电流很小。故在本节分析时将架空线的电容忽略。电路简化为图2所示。图2 电缆与架空混合线路的简化等值电路图中,。对图2列出QF关合时的电路方程,如下: (2)解得 (3) 其中,U0表示电容C的初始电压值。 (4)可见,合空载线路操作中影响过电压值的因素有如下几个:U0值,亦可表示为合闸时线路上的残余电荷,当为重合闸空线时由于残余电荷的作用将可能产生比合闸空线更为严重的过电压;值,即合闸瞬间电源的初相位角;值,由式(4)可以看出,影响该值的因素有架空和电缆
6、的长度、电容及电感单位值。由式(3)可以看出,当关合空载线路时,若U0与极性相反,可出现大于2的过电压。例如:=,=-900时,此时对于同样的外部及内部条件,可出现最大过电压。同时,架空及电缆的长度、单位电容、单位电感值越大,相应产生的过电压也会越大。2.2 东疆港电源线路合空线过电压计算2.2.1系统概况在东疆港输变电工程中,其电源线滨海东疆港以及鄱阳路东疆港,都为含长电缆的架空与电缆混合线路,可能出现较为严重的过电压问题。本文利用EMTP/EMTPE对其过电压进行计算。本文研究对象系统简化接线如图3所示。图3 系统简化图鄱阳路东疆港为LGJ-6302架空线2.7km、截面为2500mm2电
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