500kV郓城~泰山紧凑型输电线路操作过电压水平及分布计算研究
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山 东 电力 技 术 S HAN DONG D I ANL I J I S HU 2 0 0 6年第 5期(总第1 5 1 期)试 验 研究 5 0 0 k V郓城一 泰山紧凑型输电线路 操作过电压水平及分布计算研究 A St udy o n Le v e l a nd Di s t r i but i ng o f Swi t c hi ng Ov e r v ol t a ge f or Yu n c h e n g Ta i a n 5 0 0 k V Co mp a c t Tr a n s mi s do n Li n e 郭志红,曹增功,逯怀东 ,朱振华,李树静(1 山东电力研究院,山东济南2 5 0 0 0 2;2 山东电力集团公司,山东济南2 5 0 0 0 1)摘要:针对 5 0 0 k V郓城 泰 山紧凑 型(部 分同塔双 回)输 电工程设计,对该线路操 作过 电压水平 及绝缘配合进行较详 尽 的研究,分析了紧凑型线路合闸操作和重合 闸操作过电压的概率分布,提 出必要的限制措施。通过计算分析认为系统的 操作过电压水平要关注其频度分布。关键词:紧凑型线路;操 作过 电压;频度分布 Abs t r ac t:I n t h i s pa p e r,l e v e l a n d d i s t r i b ut i n g o f s wi t c h i ng o v e r v o l t a ge f o r t h e Yun c he n g Ta i a n c o mpa c t 5 0 0kV t r a n s mi s s i o n l i n e a r e c a l c u l a t e d a n d s t u d i e d T h e p r o b a b i l i t y d i s t r i b u t i o n of c l o s i n g s w i t c h i n g a n d s i n g l e r e c l o s i n g s wi t c h i n g o v e r v o l t a g e a r e a n a l ys e da n d i l l u s t r a t e dTh e s wi t c h i n g o v e r v o l t a g e l e v e l s h o ul d pa y a t t e nt i o n t o i t s p r o b ab i l i t y di s t r i b u t i on Ke y wor d s:Co mp a c t t r a n s mi s s i o n l i n e;s wi t c hi n g o v e r v o l t a g e;p ro b a b i l i t y di s t r i bu t i o n 中图 分 类 号:T M7 文 献 标 识 码:B 文章 编 号:1 0 0 7 9 9 0 4(2 0 0 6)0 5 0 0 0 3 04 l 引 言 山东 5 0 0 k V郓城 泰山输变电工程于 2 0 0 5年 1 0月投入运行。由于该线路采用紧凑型(部分同塔 双回)结构,其操作过电压水平相对常规线路较高,为掌握紧凑型线路操作过电压水平和其分布规律,本文利用电磁暂态计算程序(E MT P),形成 山东 电 网简化计算模型,根据工程分期投运单、双回线路 在运行中的不同运行方式,就该工程 的合闸和单相 重合 闸 操作 过 电压水 平 及 是 否采 用 断 路 器合 闸 电 阻进行 了较详尽的计算研究。计算等值系统保 留山东 5 0 0 k V电网,对除个 别关键点以外 的 2 0 0 k V系统进行等值简化,简化 图 1 2 0 0 5年大方式潮流分布 等值图如图 1 1所示。为保证计算的精度,在泰安 站保 留红庙、纹 口、天平三条 2 2 0 k V出线,对红庙、纹 口、天平母线 以外电网进行静态等值。郓城站保 留水浒 1、2线、三里庙 1、2线四条 2 2 0 k V线路,对 水浒、三里庙母线 以外电网进行静态 等值。其余 2 2 0 k V系 统全部 根 据 系统环 网情况 进行 静态 等 值。5 0 0 k V泰安一 郓城线路全长 1 4 6 k m,采用紧凑 型输 电线路结构,其中 2 5 采用 同塔双回杆塔结 构,分别分布在两侧变电站出线。导线为 6分裂,型 号 为 6 x L G J 一 2 4 0 3 0,避 雷 线 的地 线 为 L G J 一 9 5 5 5,导线为倒三角布置,相 间距为 6 7 m,子导线按正六 边形布置。子导线半径为:1 0 8 c m,分裂 间距为:3 7 5 c m。输电线路的参数采用导线和双避雷线构成 的多导线耦合 系统模拟。发 电机阻抗采用暂态电 抗。断路器 合 闸相角 的随机性 按 下述 条 件考 虑:每 相合闸相角在一个工频周波内随机均匀分布;三相 最 大 不 同期 时间取 1 0 m s,三 相合 闸时差 在 1 0 ms 随机均匀分布;每项模拟试验的统计合 闸次数 为 2 0 0次;合 闸电阻平均投入时间取 8 m s,随机均匀 分 布。2 空载线路合 闸过电压计算研 究 3 维普资讯 http:/ 山东 电力技 术 S HANDONG DI ANL I J I S HU 2 0 0 6年第 5期(总第 1 5 1 期)2 0 0 5年大、小运 行方 式、2 0 1 0年基 本 运行 方式 下空载线路合闸电压值如表 1,表 2所示。的 2 统计过电压大大下降了,最大值为 1 7 7 p U ,满足 2 o p U 规程要求值。相间最大过电压的 2 统 表 l 2 0 0 5年大、小运行方式 空载线路合 闸电压值 表 2 2 0 1 0年基本运行方式。空载线路合闸过电压 未采用断路器合 闸电阻时线路空载合闸过电 压,线路末端和沿线 最大过 电压 的 2 统计过 电 压,超 过 2 0 p U 规 程要 求 值,最大 分别 达 2 0 6 p U 和 2 5 8 P U。相 间最 大过 电压 的 2 统 计 过 电压,首端 和末 端 最大 分 别 达 3 6 2 p U 和 3 9 P U,超 过 规 程允 许值,必须采取措施加以限制。郓城一 泰安线路采用 4 0 0 1 合闸电阻后,线路 空载线路合闸操作,线路末端和沿线最大过 电压 4 计过 电压 2 3 9 P U。3空 载线 路 合 闸过 电压 分 布 目前,在线路操作过 电压 水平计算 和设 备绝缘 配合设 计中,通常只关注 2 统计过 电压值,既取操作 2 0 0次的过 电压值 中排第 4位的值,而很 少 关 心 2 o 0次 操 作 的过 电 压 分 布 情 况,这 样 并 不 是 很 科 学,因为,某一较高 的过电压 水平 出现的频度过多,意味着 对设备老 化和事故 的概 率增 加。因此,决定系统操作过 电 压水平是否合适时,应更加关 注该过 电压 出现频度 和整个 过电压分布的情况。以合 闸操作 过 电压 分布 为 例,以下 绘 出 山东 2 0 1 0年 基本运行方式下,郓城一 泰安 线路未采用 断路器合 闸电阻 时线路空 载合闸过 电压 的分 布,图形反映不同过电压水平 出现 的频 度情 况。图 1 为 郓城 侧合 闸操作 线路首末 端过 电 压分布,图 2为泰安侧合闸操 作线路首末端过电压分布,图 3为两侧分别合闸操作 时,线 路 中部 三 相 最大 过 电压 分 布,图 4为两侧分别合闸操作时,相 问过 电压 分布情 况。通过 郓城侧 合 闸操作线 路首末端过电压分布,可以看 出:在紧凑型线路无 合闸电阻时,在高抗侧合 闸时,线路首端过 电压高 频度集 中在 1 1 1 5 p u 范 围,线路末端过 电压高 频度集 中在 1 6 5 1 9 5 p u 范 围,虽 2 统计过电压 都 2 0 P U,但 线路末端出现 1 9 P U过电压的频度 超过 1 4。在无高抗侧合闸时,线路首端过电压高频 度集中在 1 0 5 1 3 p u 范围,而线路末端过电压高 频度集中在 1 5-1 9 p u 范围。与郓城侧合闸一样,维普资讯 http:/ 山 东 电力 技 术 S HANDONG DI ANL I J I S HU 2 0 0 6年第 5期(总第 1 5 1 期)图 1 郓城(有高抗)侧合闸操作线路首末端过 电压分布 图 2泰安(无高抗)侧合闸操作线路首末端过 电压分布 图 3 有、无高抗侧合 闸操作线路 中部最大三相过电压分布 图 4有、无高抗侧合 闸操作相 问过 电压分布 线路末端出现高过电压的频度较多,对设备不利。郓城侧合闸时,线路 中部最大过电压高频度段在 1 4-2 1 p u ,因此,认为该线路有必要采用断路器 合闸电阻。计算表明,采用合闸电阻后,过电压限制 在 1 8以下。4 线路单相重合闸过电压计算 2 0 0 5年 大、小运 行 方式、2 0 1 0年基 本运 行 方式 5 维普资讯 http:/ 山东电力技 术 S HAND ONG DI ANH J I S HU 2 0 0 6年第 5期(总第 1 5 1 期)下线路单相重合闸 2 统计过电压水平如表 3,表 4 所示。1 9 8 p u 和 2 0 6 p u,必须采取措施加以限制。相间 最大过电压的 2 统计过电压,满足规程允许值。表 3 2 0 0 5年基本运行方式 线路单相重合闸过电压 表 4 2 0 1 0年基本运行方式 高抗投入运行 时 线路 单相重合 闸过电压 计算表明:2 0 0 5年大、小运行方式、2 0 1 0年基 本运行方式,未采用断路器合闸电阻时线路单相重 合闸过电压,线路末端和 2 沿线最大统计 过 电 压,接近或超过 2 0 p u 规程要求值,最大分别达 采 用 4 0 0 0 断 路 器 合 闸 电阻 后,郓城一 泰安线路单相重合闸过电压操 作线路末端和沿线最大过 电压的 2 统计过 电压大大下降了,最 大值 为 1 7 8 p u _,满足 2 O p u _ 规程要求值。5结论(1)郓城一 泰安紧凑 型(部分 紧 凑 型 同塔双 回)线路 若 不采 用合 闸 电 阻,线 路 2 0 0 5年 大、小 方 式 和 2 0 1 0 年基本运行方式下,线路空载合闸和 单相重合闸过电压较高,最大 2 过 电压超过 2 p u ,建议采用 4 0 0 Q 断路 器合 闸电阻。采用合 闸电阻后,线路 空载合闸和单相重合 闸最大 2 过 电 压满足规程要求。(2)在线路操作过 电压水平计算 和设备绝缘配合设计 中,当最大 2 过 电压接 近或刚超过 2 p u 时,关心 2 0 0次操作的过电压分布情况,当较 高 的过 电压水 平 出现 的频 度 过多 时,意味着 对设备老化和事故 的概率增 加。(3)线路运行时,高抗不宜退出,以补偿 紧凑型同塔双 回输 电线路 的 无功功率,限制工频过电压。口 参 考文献:【1】巩学 海,王 惠仁,张章奎 中国第一 条 5 0 0 k V紧凑型输 电线路试验 E C T R I C I T Y 2 0 0 l N O 1 【2】H W D o m m e 1 电力系 统 电磁 暂态 计 算 M 李 永 庄,林 集明译 北京:水利电力 出版社,1 9 9 1 (收稿 日期:2 0 0 6 0 2 一 l 4)6 维普资讯 http:/
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