1000kV GIS变电所VFTO特性研究

为确保特高压输电工程的安全可靠,结合我国特高压输电试验示范工程计算分析了GIS和HGIS变电所的特快速瞬态过电压(VFTO)。研究表明,GIS变电所隔离开关开合短线时可能产生高达3p.u.左右的VFTO,对GIS本体绝缘和二次设备可能构成危害。研究了GIS隔离开关装并联分合闸电阻对限制VFTO的作用后,建议GIS变电所采用并联分合闸电阻(约500Ω),提出了并联分合闸电阻的相关参数的建议值;GIS变电所中的主变压器和GIS是经架空线相连接,在变压器上的VFTO不高;HGIS变电所中的VFTO不高,在允许范围内,其隔离开关可不装并联分合闸电阻。

交流1000kV输电系统过电压和绝缘配合研究

为研究特高压交流输电系统过电压和绝缘配合水平,从2个方面作了介绍。过电压部分研究了晋—南—荆线的过电压。基于避免发生非全相工频谐振过电压和限制过电压水平以及节省高抗备用相等方面提出高抗配置方案。研究了工频暂时过电压TOV、潜供电流和恢复电压、MOA参数选择、操作过电压(包括合闸和单相重合闸空载线路过电压,接地过电压和切除短路故障的分闸过电压,GIS隔离开关操作过电压)、断路器瞬态恢复电压TRV和断路器开断短路电流的直流分量衰减时间常数。也介绍了晋-南-荆线路延长成陕-晋-南-荆-武线路和华东1000kV输电工程过电压的特点。绝缘配合部分同时考虑了过电压水平和绝缘的放电特性,兼顾了安全可靠和建设、运行成本。介绍了在包括工作电压、雷电冲击和操作冲击下的特高压线路塔头绝缘间隙距离的选择,变电所和开关站绝缘间隙距离的选择和输电设备绝缘水平的选择。

1000kV交流输电工程防雷保护研究

为解决特高压工程中的外绝缘问题,研究了特高压线路雷电性能和特高压变电所和开关站雷电侵入波过电压。研究线路雷电性能时考虑了单回和同塔双回线路。比较了不同塔型线路的雷电性能后指出,造成特高压线路雷击跳闸的主要原因是绕击,要特别重视地面倾斜角较大的山区线路的绕击问题。建议减小地线保护角和地导线的垂直距离Δh以减小绕击跳闸率。最后计算分析了晋东南GIS变电所和荆门HGIS变电所站的雷电侵入波并根据两个变电所各自的特点提出相应的MOA布置方案及其防雷可靠性分析。

中日特高压输电系统过电压和绝缘配合的比较分析

日本的特高压技术对中国特高压输电研究有借鉴意义,但是,中日两国国情不同,电网情况也不同,中国特高压输电工程建设必须走自主创新的近路。为此对中国和日本的特高压输电系统过电压和绝缘配合方面的技术进行分析比较,包括工频暂时过电压,操作过电压以及潜供电流的限制措施和水平,线路和变电站的防雷措施,变电站设备的绝缘水平选择,线路和变电站外绝缘空气间隙距离选择。这种比较有利于拓宽思路,对今后的各国特高压输电工程建设可能有所帮助。

1000kV同塔双回线路双回故障跳闸概率分析

为给1000kV同塔双回线路提供设计前提依据,通过对我国1000kV同塔双回线路的防雷计算分析和对我国500kV同塔双回线路以及日本1000kV特高压同塔双回线路(降压500kV运行)的故障调查分析,确定我国1000kV同塔双回线路发生双回同时故障跳闸的概率接近于零。根据我国1000kV同塔双回线路的特点,提出了我国1000kV同塔双回线路设计中考虑其潜供电流水平和限制措施、过电压水平和限制措施以及绝缘配合时,均可以不考虑双回同时故障的判断。这一研究为我国1000kV线路设计前提条件的确定提供了技术依据。

1000kV线路杆塔空气间隙距离选择

特高压(UHV)线路空气间隙距离研究是UHV线路工程设计的基本参数,而前苏联、日本的相关工程参数也与我国情况不同。为此介绍了中国晋南荆1000kV输电线路杆塔空气间隙距离选择的原则、方法和结果。由于塔宽和试验电压波前时间对特高压线路杆塔空气间隙的放电电压有明显的影响,故采用特高压真型杆塔进行空气间隙的放电电压试验,操作冲击试验电压的波前时间为1000μs,和特高压线路操作过电压的实际波前时间比较接近。工作电压下空气间隙距离的选择考虑了最大工作电压、100a一遇的最大风速、多间隙并联对放电电压的影响并取闪络概率为0.13%,得到海拔500、1000、1500m时工作电压下的最小空气间隙距离分别为2.7、2.9、3.1m。操作冲击下空气间隙距离的选择考虑了沿线最大的统计(2%)操作过电压水平为1.7p.u.、操作过电压波前时间取1000μs、多间隙并联对放电电压的影响、计算风速为0.5倍最大风速、闪络概率为0.13%,得到海拔500、1000、1500m时的最小空气间隙距离中相分别为6.7、7.2、7.7m,边相分别为5.9、6.2、6.4m。试验结果表明,边相导线对杆塔的空气间隙距离受工作电压控制,中相导线对杆塔的空气间隙距离受操作冲击电压控制。雷电冲击下的空气间隙距离对杆塔塔头尺寸不起控制作用,可以不规定雷电冲击下的空气间隙距离要求值。

特高压线路雷电绕击跳闸率计算比较分析

目前电气几何模型(EGM)计算方法是计算线路绕击跳闸率的主要方法。国内外也有多个单位研究使用先导传播模型(LPM)计算特高压线路雷电绕击跳闸率。虽然同为LPM,但是所采用的相关参数和判据不同,所得的计算结果差异很大。LPM有其先进性和发展前景,但是目前尚不成熟,尚需进行大量的研究工作才能较好地应用于工程。在我国特高压线路防雷设计中,可以EGM计算结果为主要依据,以LPM计算结果为参考。无论是用EGM计算,还是用LPM计算,目前设计的我国特高压线路导线绕击跳闸率均较低,是可以满足防雷要求的。平原地区,使用猫头塔,地线保护角小于5°。山区,使用酒杯塔,地线保护角小于-5°。为了限制进线段最大绕击电流,变电所进线段(2km)采用负保护角(α≤-5°)的酒杯塔,并加装第3根地线。

降低1000kV变电站避雷器额定电压的可行性

为了优化绝缘配合,提高工程经济性,通过对特高压变电站金属氧化物避雷器(MOA)在不同系统过电压下吸收的最大能量的计算和对我国3个制造企业的MOA电阻片在荷电率为95%条件下的老化性能试验的分析,指出我国1 000kV变电站MOA的额定电压由828kV降低至804kV甚至更低(如780kV)是安全和可行的。额定电压降低至804kV或780kV,可使MOA保护水平分别降低2.9%或5.8%。变电站过电压水平随着MOA保护水平的降低而降低。通过对我国后续1 000kV输电工程变电站过电压计算表明,变电站雷电过电压水平和相地操作过电压可分别降低3%或5%,从而可以提高变电站绝缘安全裕度,或者降低绝缘水平,或降低对变电站进线段最大绕击电流的要求。同时通过对500kV和750kV系统MOA的额定电压进行分析,提出了其降低额定电压的建议。

1000kV交流同塔双回线路伞形塔与鼓型塔比较

为对特高压交流输电线路建设提供技术基础,比较了劈腿式伞形塔和收腰式伞形塔的区别,指出后者防雷性能好、杆塔质量小、工频场强稍小,收腰式伞形塔的性能优于劈腿式伞形塔。选择采用劈腿式伞形塔,还是收腰式伞形塔,与导线水平位移距离的要求值大小有关。特高压交流同塔双回线路导线之间的垂直距离达21 m,从脱冰跳跃的计算和试验结果论证了特高压交流同塔双回线路导线间不需要特别提出水平位移距离要求,收腰式伞形塔可以满足脱冰跳跃要求。双回线路的中相导线是同名相,中相导线之间的距离稍有差异,对电磁环境影响很小。通过线路的计算表明,特高压同塔双回收腰式伞形塔线路可以满足电磁环境标准要求,与鼓型塔的基本相同。在防雷性能上收腰式伞形塔明显优于鼓型塔。建议我国特高压交流同塔双回线路宜选择收腰式伞形塔。

1000kV输电系统中性点小电抗过电压和绝缘水平

为深入研究系统中性点电抗的过电压和绝缘水平,首先指出简单地断开两相高抗来确定该过电压不符合实际运行情况且严重偏高,提出了1000kV交流同塔双回输电系统中性点小电抗的过电压计算方法、应考虑的工况;采用稳态计算确定暂态过电压,采用瞬态计算确定瞬态过电压和避雷器吸收能量介绍了淮南至上海1000kV交流同塔双回输电系统的计算结果。根据中性点过电压水平提出中性点避雷器的额定电压并进行了故障或操作状态下避雷器吸收能量的校核;依据避雷器的保护水平和中性点的各类过电压计算值提出了中性点绝缘水平要求值并建议在进行小电抗工频耐压试验的过程中同时检测局部放电量。最后对长治特高压变电站中性点小电抗在调试时的故障原因进行分析,并介绍了国内外中性点小电抗绝缘水平的选择情况及运行经验。

特高压输电系统过电压、潜供电流和无功补偿

介绍了国内外特高压输电系统过电压、潜供电流及无功补偿的研究结果,认为我国特高压输电线路可不采用高速接地开关;近期可采用固定式高抗,不用可控高抗;尽量缩短暂态过电压持续时间;特高压系统中突显的特殊操作过电压,即接地过电压和切除短路故障分闸过电压;绕击是造成特高压线路跳闸的主要原因,尤其在山区应适当减小地线保护角。特高压变电所应适当增加MOA数量,以减小雷电侵入波过电压。

对我国500kV线路防雷的新思考

雷电定向定位仪测量的雷击跳闸时的雷电流幅值分布为500kV线路防雷提供了宝贵的运行经验,它表明绕击是造成500kV线路雷击跳闸的主要原因,而不是传统观念中的反击。而地面倾斜角对绕击率又有较大的影响。在研究防雷措施时要适当地修正思维方式,要特别重视防止绕击跳闸。我国现有规程推荐的雷击跳闸率计算方法存在有待改进的地方。

取消500kV断路器合闸电阻有关问题的研究

国内对取消５００ｋＶ断路器合闸电阻尚有不同看法。本文对一些观点予以评论，并对能否取消合闸电阻的判据、ＭＯＡ额定电压选择等问题提出建议，认为不很长的５００ｋＶ线路取消合问电阻是发展方向，应优先考虑。

日本特高压系统过电压和绝缘配合

日本电力部门对特高压（ＵＨＶ）系统过电压和绝缘配合提出了以下新措施和新观念：最大工频过电压虽为１．５ｐｕ，但采用继电保护缩短了工频过电压的持续时间（＜０．２ｓ），金属氧化物避雷器（ＭＯＡ）的额定电压可选用１．３ｐｕ；采用高速接地开关消除潜供电流，重合闸无电流间隙时间小于１ｓ；断路器和隔离开关均装有分闸、合闸电阻；采用压比特别低的ＭＯＡ；ＵＨＶ线路为同杆双回，采用平衡高绝缘，逆相序，负保护角；为限制变电站侵入波过电压，使用较多的ＭＯＡ。日本成功地把过电压限至相当低的水平，对１１００ｋＶ设备的冲击试验电压仅仅相当一些国家对７５０ｋＶ设备的要求。

三峡500kV出线同杆双回线路雷电性能研究

现有规程推荐的方法不适合于同杆双回线路防雷计算，故介绍了用ＥＭＴＰ和电气几何模型计算的三峡５００ｋＶ 同杆双回线路耐雷水平的结果，并提出降低雷击跳闸率及其危害的措施。

取消500kV断路器合闸电阻的研究

分析了取消500kV断路器合闸电阻,仅仅依靠MOA条件下线路合闸和重合闸过电压、线路绝缘闪络率和MOA吸收能量,得出了对于不很长的500kV线路,取消合闸电阻既提高运行可靠性又节省投资的结论;提出了取消合闸电阻的适用范围和进一步降低过电压的措施。

用MOA限制500kV系统合闸和重合闸过电压的研究

通过模拟试验和计算，分析了取消合闸电阻，仅仅依靠ＭＯＡ时的合闸和重合闸过电压水平、ＭＯＡ参数对过电压的影响、线路绝缘运行可靠性和ＭＯＡ所承受的负担。认为不很长的５００ｋＶ线路的断路器取消合闸电阻是可行的。

500kV输变电工程设计中雷电过电压问题

我国现行的 5 0 0 k V输变电工程设计中雷电过电压计算 (包括变电所雷电侵入波、线路防雷等 )的一些方法过于陈旧 ,跟不上世界科学技术的发展 ,应当修改。为此 ,根据现有方法存在的缺点 。

1000kV输电系统中性点小电抗动稳定电流的选择

为使高抗中性点小电抗能够安全运行,研究了小电抗的动稳定电流的取值方法。对中性点小电抗动稳定电流的不同计算方法进行了比较分析,并用动稳定电流计算的流程图说明了各种电流值(持续工作电流、10s额定短时电流、2s额定短时电流、动稳定电流)之间的关系。计算小电抗的动稳定电流时需考虑流过小电抗最大电流的峰值,推荐采用EMTP程序直接计算动稳定电流。提出了1000kV交流同塔双回输电系统中性点小电抗的动稳定电流计算时应考虑的工况,并结合淮南—上海特高压输电系统,采用稳态计算和瞬态计算的方法,分别确定短时电流的交流分量和瞬态值,提出中性点小电抗动稳定电流要求值。

我国发展特高压输电的前景

根据中国国情和国外经验比较了交流特高压输电和直流输电的利弊,具体分析了国外特高压输电处于低潮的原因,认为特高压输电技术上可行,经济上合理,在我国有必要发展特高压交流输电。