特高壓高補(bǔ)償度串補(bǔ)線路故障后的電磁暫態(tài)問題研究.pdf

1、為解決我國(guó)大規(guī)模能源基地外送通道輸電能力受限的問題，亟需在長(zhǎng)距離特高壓交流輸電線路上采用40％以上的高補(bǔ)償度串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)。
　　受串補(bǔ)容抗及額定電壓升高的影響，特高壓高補(bǔ)償度串補(bǔ)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，流經(jīng)串補(bǔ)線路的短路電流更大、串補(bǔ)電容器兩端殘壓更高，高幅值的過電流、過電壓在故障發(fā)生及清除的整個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)激發(fā)的電磁暫態(tài)過渡過程更加劇烈，對(duì)斷路器、高抗中性點(diǎn)小電抗等元件電氣應(yīng)力的沖擊以及對(duì)系統(tǒng)過電壓、潛供電流熄弧等電磁暫態(tài)問題的不利影

2、響更加顯著，威脅電網(wǎng)及主設(shè)備安全，需要深入研究其影響機(jī)理、規(guī)律特性，并提出有效解決方案。論文以特高壓高補(bǔ)償度串補(bǔ)線路故障后出現(xiàn)的四類電磁暫態(tài)問題的發(fā)生時(shí)間為主線，所做的主要研究工作及取得的創(chuàng)新性成果如下:
　　(1)基于串補(bǔ)裝置金屬氧化物限壓器(Metal oxide varistor，MOV)飽和、間隙(Gap)擊穿等過電壓保護(hù)措施的實(shí)際動(dòng)作特性，建立了特高壓串補(bǔ)線路故障工況下串補(bǔ)裝置的等效數(shù)學(xué)模型，探明了特高壓串補(bǔ)MOV、間隙

3、動(dòng)作前后的故障回路電流轉(zhuǎn)換的物理過程，以及串補(bǔ)線路斷路器短路電流交、直流分量的變化規(guī)律特性及影響因素，提出了串補(bǔ)線路斷路器短路電流發(fā)生過零延遲的機(jī)理及條件。為解決串補(bǔ)單側(cè)布置方式下MOV動(dòng)作造成對(duì)側(cè)斷路器短路電流過零延遲的問題，提出了優(yōu)化串補(bǔ)布置方式、縮短串補(bǔ)裝置旁路時(shí)間、調(diào)整線路兩側(cè)斷路器跳閘時(shí)序等方法，可以有效抑制串補(bǔ)線路斷路器短路電流的過零延遲現(xiàn)象，避免出現(xiàn)特高壓斷路器開斷短路電流失敗的風(fēng)險(xiǎn)。
　　(2)提出了特高壓高補(bǔ)償度

4、串補(bǔ)線路短路電流過零開斷后在斷路器斷口產(chǎn)生瞬態(tài)恢復(fù)電壓(transient recovery voltage，TRV)的峰值—短路電流的宏觀統(tǒng)計(jì)分布特性，以及TRV波形上升率、峰值時(shí)間的微觀表征參數(shù)特征，明確了現(xiàn)有特高壓斷路器開斷TRV能力無法全部覆蓋高補(bǔ)償度串補(bǔ)線路故障開斷工況的結(jié)論。發(fā)現(xiàn)了串補(bǔ)旁路造成斷路器TRV波形峰值時(shí)間延遲的現(xiàn)象并提出了改進(jìn)的TRV評(píng)價(jià)方法，解決了現(xiàn)有TRV評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于線路加裝串補(bǔ)不完全適用的問題。針對(duì)斷路器清

5、除多相故障時(shí)TRV超標(biāo)的情況，從綜合比選TRV最優(yōu)抑制措施和提高特高壓斷路器開斷預(yù)期TRV試驗(yàn)考核要求兩個(gè)方面提出了解決方法，為在特高壓高補(bǔ)償度串補(bǔ)應(yīng)用場(chǎng)景下的斷路器可靠開斷提供了技術(shù)方案。
　　(3)明悉了特高壓高補(bǔ)償度串補(bǔ)線路故障及開斷后在健全相及鄰近線路上產(chǎn)生的相對(duì)地操作過電壓的產(chǎn)生機(jī)制，提出了考慮多重影響因素的特高壓高補(bǔ)償度串補(bǔ)線路故障清除操作過電壓的仿真研究方法，統(tǒng)計(jì)研究了特高壓高補(bǔ)償度串補(bǔ)線路故障清除操作過電壓幅值及沿

6、線分布特性，明確了長(zhǎng)距離特高壓補(bǔ)償度串補(bǔ)線路故障清除操作過電壓幅值超過特高壓系統(tǒng)過電壓控制水平的結(jié)論。分析了多種措施對(duì)故障清除過電壓幅值及線路絕緣閃絡(luò)率的抑制效果，建立了融合過電壓限幅和線路絕緣放電閃絡(luò)控制的故障清除操作過電壓綜合評(píng)價(jià)方法，提出了能夠有效抑制特高壓高補(bǔ)償度串補(bǔ)線路故障清除操作過電壓的優(yōu)選措施。
　　(4)建立了計(jì)及串補(bǔ)裝置工作狀態(tài)差異的特高壓串補(bǔ)線路單相故障開斷后的戴維南等值簡(jiǎn)化電路，揭示了串補(bǔ)度提高、高抗飽和、串

7、補(bǔ)旁路等對(duì)特高壓串補(bǔ)線路單相故障開斷后產(chǎn)生潛供電流及高抗中性點(diǎn)小電抗電氣應(yīng)力的影響機(jī)理。明確了特高壓高補(bǔ)償度串補(bǔ)線路的潛供電流、恢復(fù)電壓及小電抗過電壓、過電流特性，評(píng)估了高補(bǔ)償度串補(bǔ)對(duì)線路斷路器重合閘時(shí)間整定以及高抗中性點(diǎn)小電抗絕緣水平、電流耐受能力的影響，提出研究特高壓串補(bǔ)線路尤其是高補(bǔ)償度串補(bǔ)線路的潛供電流及小電抗電氣應(yīng)力問題時(shí)必須考慮高抗飽和特性。剖析了動(dòng)作速度對(duì)聯(lián)動(dòng)旁路串補(bǔ)方法抑制潛供電流及小電抗電氣應(yīng)力的影響，明確了控制時(shí)間目