华北电力大学电力系统过电压上机计算

1、电力系统过电压课程设计任 务 书一、 目的与要求1 熟练使用EMTP程序。2 掌握集中参数、分布参数回路中的暂态计算方法。3 了解输电线路工频过电压、操作过电压的数值计算方法。掌握限制工频过电压、操作过电压的主要措施，并评价其效果。4 了解输电线路防雷分析的数值计算方法。二、 主要内容1 EMTP简介；2 简单的集中参数电路、分布参数电路暂态计算集中参数电路暂态计算；非线性电感电路计算；电容放电电路计算；分压器的电位分布；断路器触头恢复电压计算；波在单相线路上的传播；冲击波作用于单相线路的研究；180km分布参数输电线路及集中参数电路计算。计算参数见附录1。3 工频过电压计算与分析输电线路在正

2、常送电状态下甩负荷工频过电压计算；单相接地故障工频过电压计算；两相接地故障工频过电压计算；并联电抗器的作用。4 操作过电压计算与分析合闸、重合闸空载输电线路的统计操作过电压计算；统计开关的应用；并联电抗器、避雷器的作用。5 输电线路耐雷水平计算在考虑接地电阻变化的情况，得出输电线路耐雷水平三、 进度计划序号设计内容完成时间备注1EMTP简介，过电压数值计算方法介绍0.5天简单的集中参数电路、分布参数电路暂态计算2天2工频过电压计算与分析；合闸、重合闸空载输电线路的统计操作过电压计算；输电线路耐雷水平计算2.5天学生选择其中一种过电压四、 设计成果要求1 计算程序（电子版），包括原始数据输入文件

3、（*.adp，*.atp）、计算结果输出文件（*.lis），*为学号。2 设计报告，包括简单的集中参数电路、分布参数电路暂态计算、工频过电压（或操作过电压、线路耐雷水平）计算结果及分析。五、 考核方式综合以下方式给定成绩（五级计分制）。1 程序、设计报告等设计成果。40%2 独立工作能力及设计过程的表现。60%六、 参考书1 实验教材：A电力系统过电压上机计算指导书2 ATP使用说明电子版3 过电压防护及绝缘配合，张纬钹编著，清华大学出版社，2002年5月第1版4 国家电网公司输变电工程典型设计-330kV输电线路部分 中国电力出社版5 国家电网公司输变电工程典型设计-220kV输电线路部分

4、中国电力出社版6 国家电网公司输变电工程典型设计-500kV输电线路部分 中国电力出社版7 国家电网公司输变电工程典型设计-110kV输电线路部分 中国电力出社版 学生姓名：指导教师：屠幼萍 2007 年 12 月 28 日附件1 简单的集中参数电路、分布参数电路暂态计算练习题习题1 集中参数电路暂计算步长，最大计算时间：。输出全部节点电压。习题2 分压器的简化电路图如下：参数：计算步长：，最大计算时间：。输出全部节点电压及R、L、C串联支路的电流。习题3 恢复电压计算；计算步长：，最大计算时间：。输出全部节点电压。习题4 波在单相线路上的传播 参数： 计算步长：，最大计算时间：。输出全部节点

5、电压。习题5 180km三相全换位输电线路，分别在60km和120km处换位，等均分为18段，其电路图如下：电路参数：（下列参数中wC、wL全部按f =3000HZ给出）1. 集中参数 ，2. NP三相p型电路，参数为 3. 电源 ； 4. 时空开关tclosetopenK10.010.0K20.00410.0K30.00410.0K1¢0.01010.0K2¢0.01410.0K3¢0.01410.0计算步长：，最大计算时间：。输出18-C、18-B、18-A三个节点的电压。习题6 180Km分布参数输电线路及集中参数电路计算 电压源，R1、R2，开关参数均同第

6、七题。 三相输电线路的参数为：（wC、wL按f =3000HZ给出） 零序： 正序： 线路长度：计算时间步长：，最大计算时间：。输出18-C、18-B、18-A三个节点的电压。习题7 冲击波作用于单相线路研究电压波形：避雷器的伏安特性：i(A)0. 300. 1000. 2500. 5000. 7000.u(kV)0. 380. 530. 610. 640. 662.计算时间步长：，最大计算时间：。输出所有节点的电压和避雷器所在支路电流。习题8 求图示电路稳态解参数：； 三相输电线路参数为：线路长度： 零序： 正序： 时控开关参数：Tclose Topen TagainK1K2K3K4 -1.

7、0 0.00028 +0.0001 -1.0 10 -1.0 10 0.0000001 10 电源电压： 输出：1） SA、SB、SC、1A、1B、1C、2A、2B、2C、0A、0B、0C 12个节点电压； 2）支路电压U0A-SA、U0B-SB、U0C-SC、； 3）支路 SA-0A、SB-0B中wL的支路电流，支路0B-SB、0C-SC中R的支路电流习题9 电容放电电路计算时控开关K参数 ：Tclose=0.0，Topen=1.0s初始条件：，计算时间步长：，最大计算时间：。输出所有节点的电压。附件2 500kV工频过电压计算用参数一、 系统运行方式FS1：内蒙网和华北主网分开运行。FS2

8、：内蒙和华北主网联网运行，丰镇侧高抗投入运行。FS3：内蒙和华北主网联网运行，丰镇侧高抗退出运行。FS4: 丰万、万沙线投入，内蒙和华北主网联网运行，丰镇侧高抗投入运行， 万全站联变220kV侧跳开。FS5: 丰万、万沙线投入，内蒙和华北主网联网运行，丰镇侧高抗退出运行， 万全站联变220kV侧跳开。丰镇 万全EQ2EQ1963.8+j57.6948.6-j49.6二、 系统简化等值接线及等值参数丰镇沙岭子EQ2EQ1963.8+j57.6948.6-j49.6 万全方式2、3系统简化等值接线方式4、5系统简化等值接线表1 等值网络参数运行方式节点等值电势母线电压等值系统阻抗有效值/kV角度/

9、°有效值/kV角度/°正序/W零序/WFS2丰 镇527.722.02513.613.351.77+j42.510.44+j50.67万 全513.20.00510.54.450.49+j21.415.47+j28.20FS3丰 镇538.121.29525.912.981.77+j42.510.44+j50.67万 全510.70.00513.24.440.49+j21.415.47+j28.20FS4丰 镇527.722.67513.814.011.77+j42.510.44+j50.67沙岭子510.30.00510.33.631.40+j17.351.00+j17.

10、70FS5丰 镇538.721.85527.713.561.77+j42.510.44+j50.67沙岭子508.30.00512.43.601.40+j17.351.00+j17.70三、 线路参数丰万线线路全长154.33km；万全到沙岭子26.0km。三相输电线路的参数为（f =50Hz）： 正序： ，零序： ， 四、 并联电抗器丰镇线路侧并联电抗器参数为：高抗额定容量为3´50MVA，中性点小电抗为500W。五、 预期计算结果（根据分组情况提交）1. 方式1运行情况下的工频过电压。即丰万线未投，从丰镇（万全）侧合空线后的空载长线容升效应，末端单相、两相短路的过电压。根据丰万、

11、万沙500kV线路调试系统潮流、暂态稳定计算分析报告，在调试过程中丰镇高抗必须投入，所以仅计算高抗投入的情况。共6种情况的计算。2. 方式2、3运行情况下的工频过电压。即丰万线投入后，丰镇侧高抗投入（退出）运行，丰镇（万全）侧正常甩负荷、单相或两相短路甩负荷的过电压。共12种情况的计算。3. 方式4、5运行情况下的工频过电压，即在两系统联网运行后，万全联变220kV侧跳开，为了考虑线路加长（丰镇到万全154.3km，万全到沙岭子26.0km）对工频过电压的影响，计算了在这种情况下沙岭子（丰镇）侧正常甩负荷、单相短路或两相短路的过电压。共12情况的计算。4. 方式2、3运行情况下，潜供电流和恢复

12、电压计算。计算结果包括丰镇侧、中部、万全侧的潜供电流和恢复电压计算值；沿丰镇到万全的变化情况；判断能否采用自动重合闸及采用何种自动重合闸。提示：1） 根据500kV潜供电弧的研究结果，对无补偿线路，若恢复电压梯度为16.8kV/m、潜供电流为24A时，则潜供电弧自灭时限推荐值为0.550.8s；若恢复电压梯度为16.8kV/m、潜供电流为40A时，则潜供电弧自灭时限推荐值为0.71.0s。2）发生单相接地熄弧后的恢复电压梯度以间隙距离以4.2米计算。附件3 500kV合闸（重合闸）操作过电压计算用参数一、 系统简化等值接线丰镇 万全EQ2EQ1表1 等值网络参数节点等值电势母线电压等值系统阻抗

13、有效值/kV角度/°有效值/kV角度/°正序/W零序/W丰 镇531.30.00531.3-0.70+j48.770.44+j50.67万 全509.50.00509.5-0.49+j21.415.47+j28.20二、 丰万线线路参数丰万线线路全长154.33km；三相输电线路的参数为（f =50Hz）： 正序： ，零序： ， 三、 并联电抗器丰镇线路侧并联电抗器参数为：高抗额定容量为3´50MVA，中性点小电抗为500W。四、 断路器万全侧开关无合闸电阻，丰镇侧开关有合闸电阻，合闸电阻阻值425W，接入时间712ms。五、 避雷器计算中考虑金属氧化物避雷器（M

14、OA）对内过电压的限制作用。线路侧MOA的额定电压为444kV，变电站母线侧MOA的额定电压为420kV。非线性特性如表2所示。I (A)0.010.555025005000700010000U (kV)350425480550680721773795六、 预期计算结果1. 在开环方式下合空线操作过电压计算。计算结果包括丰镇侧、万全侧的相对地、相间统计过电压；沿线过电压分布情况；流过MOA的最大电流；计算出全线闪络率。2. 单相重合闸操作过电压计算。计算结果包括丰镇高抗投入和退出运行两种情况下的丰镇侧、万全侧的相对地、相间统计过电压；沿线过电压分布情况；流过MOA的最大电流；计算出全线闪络率。

15、3. 三相重合闸操作过电压计算。计算结果包括丰镇高抗投入和退出运行两种情况下的丰镇侧、万全侧的相对地、相间统计过电压；沿线过电压分布情况；流过MOA的最大电流；计算出全线闪络率。提示：1) 丰万线相对地50%操作波闪络电压U50%以1400kV（修正至海拔1000m为1295kV）计，标准偏差计为6%。丰万线全长154.33km，按每档450m考虑，总共约有340档。据此，再根据统计过电压即可计算出全线闪络率。 2) 采用0.5s快速自动重合闸。附件4 35kV 输电线路耐雷水平计算一、 线路情况雷击杆塔计算示意图、计算用杆塔尺寸如图1、2所示。图1雷击杆塔计算示意图图2 35kV线路防雷计算

16、用杆塔尺寸计算中不考虑电晕的影响；大地土壤电阻率取500W×m；杆塔用分布参数表示，波阻抗查有关资料确定；导、地线参数见表1，35kV线路档距为200m。5、6号杆以外的线路由不换位的长导线模拟。表1 导线、地线参数型号标称截面mm2根数/直径（mm）截面（mm2）直径（mm）直流电阻（W/km）（20）弧垂m铝钢铝钢导线钢芯LGJ120/2026/2.387/1.85115.6718.8215.075.550.24965.2GJ507/3.0049.489.000.57862.9二、 接地电阻范围接地电阻应考虑季节系数、利用系数及冲击系数，在计算中取电阻变化范围为20100W，正常接