特高壓高補償度串補線路故障后的電磁暫態(tài)問題研究.pdf

1、為解決我國大規(guī)模能源基地外送通道輸電能力受限的問題，亟需在長距離特高壓交流輸電線路上采用40％以上的高補償度串聯(lián)補償技術(shù)。
　　受串補容抗及額定電壓升高的影響，特高壓高補償度串補線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，流經(jīng)串補線路的短路電流更大、串補電容器兩端殘壓更高，高幅值的過電流、過電壓在故障發(fā)生及清除的整個時間范圍內(nèi)激發(fā)的電磁暫態(tài)過渡過程更加劇烈，對斷路器、高抗中性點小電抗等元件電氣應(yīng)力的沖擊以及對系統(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理、規(guī)律特性，并提出有效解決方案。論文以特高壓高補償度串補線路故障后出現(xiàn)的四類電磁暫態(tài)問題的發(fā)生時間為主線，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)擊穿等過電壓保護措施的實際動作特性，建立了特高壓串補線路故障工況下串補裝置的等效數(shù)學(xué)模型，探明了特高壓串補MOV、間隙

3、動作前后的故障回路電流轉(zhuǎn)換的物理過程，以及串補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，提出了串補線路斷路器短路電流發(fā)生過零延遲的機理及條件。為解決串補單側(cè)布置方式下MOV動作造成對側(cè)斷路器短路電流過零延遲的問題，提出了優(yōu)化串補布置方式、縮短串補裝置旁路時間、調(diào)整線路兩側(cè)斷路器跳閘時序等方法，可以有效抑制串補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。
　　(2)提出了特高壓高補償度

4、串補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)計分布特性，以及TRV波形上升率、峰值時間的微觀表征參數(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償度串補線路故障開斷工況的結(jié)論。發(fā)現(xiàn)了串補旁路造成斷路器TRV波形峰值時間延遲的現(xiàn)象并提出了改進的TRV評價方法，解決了現(xiàn)有TRV評價標(biāo)準(zhǔn)對于線路加裝串補不完全適用的問題。針對斷路器清

5、除多相故障時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試驗考核要求兩個方面提出了解決方法，為在特高壓高補償度串補應(yīng)用場景下的斷路器可靠開斷提供了技術(shù)方案。
　　(3)明悉了特高壓高補償度串補線路故障及開斷后在健全相及鄰近線路上產(chǎn)生的相對地操作過電壓的產(chǎn)生機制，提出了考慮多重影響因素的特高壓高補償度串補線路故障清除操作過電壓的仿真研究方法，統(tǒng)計研究了特高壓高補償度串補線路故障清除操作過電壓幅值及沿

6、線分布特性，明確了長距離特高壓補償度串補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價方法，提出了能夠有效抑制特高壓高補償度串補線路故障清除操作過電壓的優(yōu)選措施。
　　(4)建立了計及串補裝置工作狀態(tài)差異的特高壓串補線路單相故障開斷后的戴維南等值簡化電路，揭示了串補度提高、高抗飽和、串

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