超高压电网稳态与暂态电压分析

超高压电网稳态与暂态电压分析第1页，共21页，2023年，2月20日，星期四概述

超电压:300～800kV330kV（70年代中）；500kV（80年代初）；

750kV（2006年）。特高压:～1000kV；±800kV。随着系统额定电压提高电气设备绝缘裕度下降∵1)从经济方面考虑；2）从制造方面考虑。

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表1各电压等级电网工频过电压倍数与持续时间

表2各电压等级电网操作过电压倍数电压等级10~66kV110/220kV330kV500kV750kV1000kV电压倍数（p.u.）2.51.3~1.41.3~1.41.3~1.41.3~1.4持续时间2h0.2~0.5s0.1s0.1s0.1s0.1s电压等级10~66kV110/220kV330kV500kV750kV1000kV操作过电压（p.u.）4.03.02.22.01.81.6(1.7)内部过电压是决定电网设备绝缘水平的依据之一第3页，共21页，2023年，2月20日，星期四

超高压电网的稳态电压分析：长线路电容效应决定操作过电压幅值工频电压升高决定避雷器的工作条件不对称接地引起的电压升高持续时间长对绝缘有影响谐振过电压——应采取措施消除接在超高压电网母线上并联电抗器接在变压器的低压侧潜供电流(由超高压电网故障切除的操作方式引起的)、恢复电压第4页，共21页，2023年，2月20日，星期四

超高压电网的暂态电压分析：合空载线路过电压合空载变压器过电压操作过电压解列过电压快速暂态过电压

内部过电压分析方法：

1）解析计算计算复杂、困难①电网结构复杂——长线路、多结点②不对称③非线性元件④电网损耗电阻优点：物理概念清晰

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2）数值计算适用于复杂电力系统的电磁计算仿真计算平台-----EMTP、ATP

参考文献：超高压电网稳态电压计算内部过电压基础电力系统过电压特高压电网

期刊：高电压技术、电网技术等第6页，共21页，2023年，2月20日，星期四第一章超高压电网输电的基本特性

远距离能源中心负荷中心大容量

——线路输送的自然功率

Ue↑P0↑↑

P一定：Ue↑

500kV线路系统主网架

当系统输送容量翻两番时，应考虑上新的电压等级。

第7页，共21页，2023年，2月20日，星期四1.1输电线路两端电压与传输功率的关系

图1-1输电线路简化等值电路图线路首末端电压的关系及线路电压降的表达式，如下各式：

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式中：

高电压线路:

R＜X,若R0：

当忽略线路电阻分量时，满足ΔUδ＜＜U1时：

ΔUm表示U1与U2的数值差，它取决于负荷的无功功率Q2；

ΔUδ表示U1超前U2的角度大小，它取决于负荷的有功功率P2。

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有功功率由发电机供给。无功功率：

容性无功称作无功功率源电容器组、调相机、发电机

感性无功称作无功负荷欠励磁的同步电机、感应电机、感性

静态负荷、输电线路的感抗、变压器、

交流与直流转换器、并联电抗器第10页，共21页，2023年，2月20日，星期四1.2长线方程的稳态解

输电线路呈现分布参数特性

图1-2长线的分布参数等值电路

线路X点的电压与电流方程：

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式中：

------------传播系数

β————行波的衰减常数；

α——----行波的相位移常数。

无损耗线路：

R0=0G0=0

β=0

行波的波长：（行波的相位相差为2π的两点间距离）

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波速：

架空线路：

线路的电气长度：

-----全波长线路

-----1/4波长线路

km/sf=50Hz第13页，共21页，2023年，2月20日，星期四

长线方程的矩阵形式：

式中：

且满足

当时，可得线路首、末端的电压与电流关系：

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无损耗线路R0=0、G0=0，则

无损耗输电线路的稳态方程解为：

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1.3输电线路的自然功率

设输电线路末端带负载Z2,则有

距线路末端x处的电压、电流为：

图1-3长线路接负载电路第16页，共21页，2023年，2月20日，星期四

若Z2=ZC

：这时负荷阻抗所消耗的功率：

----------自然功率

线路首、末端的电压与电流为：

U1与U2的相角差：

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表1架空线路输送的自然功率值超高压输电线路输送功率：

S≈0.8P0

U（kV）220330500750ZC（Ω）400~375300~295284~277290~280P0（MW）120~130363~370880~9081930~2000第18页，共21页，2023年，2月20日，星期四1.4沿无损耗线路的功率传输而则

(1-1)以U2为参考相量,σ为U1超前U2的相角,则

(1-2)图1-4长线路接负载电路第19页，共21页，2023年，2月20日，星期四

令（1-1）、（1-2）实部和虚部分别相等，得：（1-3）

（1-4）由（1-4）可得：