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超高壓電網(wǎng)內(nèi)過電壓的特點分析

作者:王彬  
評論: 更新日期:2011年05月30日

 在超高壓電網(wǎng)中,送電線路往往很長,因此線路的“電感——電容”效應(yīng)顯著增大,它導(dǎo)致空載線路末端工頻電壓的嚴重升高,而且在這個基礎(chǔ)上會引起幅值很高的空線拉、合閘過電壓。為解決這一問題,此時需要在線路上裝設(shè)并聯(lián)電抗器,以補償線路電容電流的作用,達到限制工頻電壓升高的目的。并聯(lián)電抗器的無功功率PL對空線電容無功功率Pc的比值(PL/Pc)叫補償度。通常補償度選在66~100%。
  
  并聯(lián)電抗器L的存在是超高壓電網(wǎng)最突出的特點,它使得一系列內(nèi)過電壓問題變得與一般電網(wǎng)不同。
  
  首先,對切空線過電壓來說,L的存在大有好處。在沒有L時,斷路器斷弧后空線將保持直流電壓(嚴重時其值等于相電壓),而電源電壓按工頻變化,所以在過了半個周波后,斷路器斷口所受電壓可達2Uxp,斷口可能重燃,于是引起過電壓。在有L時,如果補償度是100%,這意味著當(dāng)斷路器斷弧后,空線電容與并聯(lián)電抗器L的自振頻率恰為工頻,因此在斷口兩側(cè)的電壓變化都是工頻的,所以斷口上的恢復(fù)電壓將為0,這樣斷路器就不會重燃??梢?,即使斷路器的滅弧能力較差,此時也不會發(fā)生重燃,于是就不會產(chǎn)生切空線過電壓了。對補償度為80%或66%的電抗器來說,空線自振頻率為工頻的90%或80%,此時斷路器所受恢復(fù)電壓上升速度比無電抗器時要緩慢得多,分析表明,過0.1秒或0.5秒以后,斷口電壓才達到最大值。在這段時間內(nèi),去游離作用加強,斷口中的介質(zhì)耐壓能夠得到恢復(fù),所以斷路器切空線時不難做到不發(fā)生重燃。我國某330KV送電線路切空線試驗未發(fā)生過重燃(所用空氣斷路器有并聯(lián)電阻)??梢?,有并聯(lián)電抗器后,切空線過電壓已經(jīng)不成為問題,上述線路切空線過電壓倍數(shù)最大僅為1.19。
  
  其次,對合空線過電壓來說,由于并聯(lián)電抗器的存在使空線末端工頻電壓升高不少,所以合空線過電壓也就“水落船低”了。此外,超高壓變壓器的繞組導(dǎo)線必定長,繞組的電阻較大,對合閘過電壓有一定阻尼作用,再加上超高壓線路用的是分裂導(dǎo)線,它的波阻Z=L/C較小,因此,在這種電路中所需要的臨界阻尼電阻就比較小,所以大地電阻對合閘振蕩的作用相對來說比一般電網(wǎng)大。因此,合空線過電壓有可能降低到2Uxg。上述線路合空線試驗中最大過電壓僅為2.03Uxg。
  
  第三,并聯(lián)電抗器對自動重合閘過電壓也可以起作用。為此,需要在電抗器的中性點與大地之間串入一個小電阻R。為降低自動重合閘過電壓需要將導(dǎo)線上的電荷盡快“泄掉”,而在電抗器中性點上串入電阻R,加大了電抗器這個“泄流”通道的阻抗,從而延緩了“泄流”。當(dāng)R=0時,線路電容上的電荷經(jīng)L放電時是呈往復(fù)振蕩性的,這個振蕩能維持相當(dāng)長的時間,如果不是100%補償,在重合閘時斷口兩側(cè)電壓的極性可能相反,從而引起嚴重的重合閘過電壓。當(dāng)接入適當(dāng)?shù)腞后,線路電容上的電荷經(jīng)L和R放電時,電流很快就會衰減到很小,此后在重合閘時就接近于空線合閘的情況,于是重合閘過電壓就不嚴重了,R的值一般約為感抗值的3%~5%。附帶指出,R還能對很多種過電壓(例如鐵諧振,參數(shù)諧振等)起抑制作用。為了不使R在平時耗能,可以用低壓斷路器平時將R短路,只在需要R起作用時繼電保護才打開它。

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