行波特性分析及行波差动保护技术挑战与展望

行波差动保护以行波电气量构成,具有两个特点:行波是电压和电流的组合电气量,天然地包含了分布电容电流;行波是运动电磁场,传输时延是运动的必然属性。因此行波差动保护与电压等级、分布电容电流和线路长度无关。行波差动保护可以按照暂态电气量构成,也可以按照稳态电气量构成,前者动作速度快,后者抗干扰能力强。行波差动保护可以应用于交流线路,也可以应用于直流线路。文中首先综述了国内外行波差动保护技术的研究现状,然后系统地总结了行波特性,接着指出了行波差动保护实际应用面临的挑战,最后重点分析了行波差动保护在特高压交流输电线路、直流输电线路和半波长交流输电线路上的应用,并展望了行波差动保护的发展前景。

基于贝瑞隆模型的半波长交流输电线路电流差动保护原理

半波长交流输电线路输送距离长、电压等级高,传统继电保护方案不能满足要求。文章考虑线路分布参数特性,采用均匀传输线特性方程,结合对称分量法,对半波长线路区内外故障特征进行了理论分析,仿真实验表明理论推导结果与实际情况基本相符。根据半波长线路的故障特性,文中提出一种基于贝瑞隆线路模型的适用于半波长交流输电线路的电流差动保护新策略,并应用电磁暂态仿真软件PSCAD进行了时域仿真实验,实验结果表明在各种短路故障情况下,线路发生区内短路时两侧差动电流的幅值均远大于发生区外短路时两侧差动电流的幅值,继电保护能够可靠动作。

特高压输电线路潜供电弧的物理模拟与建模综述

基于潜供电弧模拟试验的等价性,阐述了试验回路设计、引弧材料选取、短路电流值及其持续时间选择、风速风向模拟与调节等技术,总结了现有模拟试验中遇到的难题与不足之处,介绍了潜供电弧的现场试验的步骤与过程,特别是国内外特高压等级输电线路潜供电弧的试验成果,给出了现有潜供电弧熄灭时间的有关经验公式。分析了潜供电弧数学建模的研究现状,从简化的黑盒模型以及基于能量守恒的等离子体模型出发,比较分析了各种模型的优势与缺陷,指出了潜供电弧内在作用机制和等效模型研究中存在的关键难题。在上述基础上,结合新型输电方式的发展,分析了不同工况下潜供电弧的新特点,给出了潜供电弧试验与建模的参考性建议。

埋地金属管与架空电力线路并行时管道饱和平行长度及最大金属电位计算

电力行业和石油天然气行业对传输路径的择优原则极为相近,输电线路与输油输气管道平行接近或交叉跨越的情况时有发生,对输油输气管道的电磁影响问题日益突出。为此,将变量置换和自适应Gauss-Lobatto数值积分方法相结合,计算均匀土壤情况下的大地返回阻抗,该方法具有较快的计算收敛速度。通过该方法与CDEGS软件和近似公式的计算结果进行比较,验证了该计算方法的正确性。结合现有文献的研究成果,该计算方法可推广应用于大地水平分层情况。通过严格理论推导,获得了管道两端接不同负载时管道饱和平行长度以及相应的最大管道金属电位的计算公式,同时还给出了相应的约束条件以及出现最大管道金属电位的管道位置。研究成果可为输电线路与管道工程建设中的走廊选择提供技术依据。

特高压交流输电线路带电作业现场应用试验

为了验证1000kV交流输电线路带电作业技术研究成果,并为1000kV试验示范工程开展带电作业提供实践经验,在1000kV交流特高压试验基地试验线段上进行了带电作业现场应用试验。试验对1000kV带电作业最小安全距离、最小组合间隙、绝缘工具最小有效绝缘长度、安全防护、电位转移等技术要求进行了现场应用试验研究。结果表明1000kV特高压交流输电线路开展带电作业是安全、可行的,1000kV交流输电线路带电作业技术的研究成果能有效指导带电作业的安全开展。

交直流共走廊输电系统换流变偏磁特性研究

交直流共走廊输电系统换流变偏磁直流量构成比较复杂,正确分析其构成分量对系统稳定运行具有重要意义。建立了换流变直流偏磁模型和交直流共走廊输电线路模型,分别计算了土壤地电位和交直流工频感应产生的直流量;研究了交直流线路平行架设长度、交直流杆塔中心接近距离对换流变偏磁的影响规律。研究结果表明:交直流线路平行架设长度越长,换流变偏磁直流量越大,工频感应产生直流量占总直流量的比重越大,且土壤地电位对此比重影响越小;交直流杆塔中心接近距离越大,换流变偏磁直流量越小,工频感应产生直流量占总直流量的比重越小,且土壤地电位对此比重影响越大。

半波长调谐网络安置方式研究

当实际输电线路长度不足半波长时,需要通过人工调谐补偿。调谐网络类型需要详细论证。针对3种调谐网络,首先探索其分别适用于何种补偿方式;其次探讨适合于各调谐网络的安装和分布形式;最后对比各调谐线路过电压情况。研究表明:电容型在分散式补偿时无功过剩,PI型和T型在分散式安装方式下的过电压水平要高于集中式,线路侧补偿时的过电压水平较低。即电容型适宜采用分散式;PI型和T型调谐网络更适宜采用集中式;3种调谐网络中适宜采用安装在线路侧的集中式安置。

超高压超长距离交流输电若干问题的数字仿真研究

超长距离是指数千千米至6 000 km输电距离。就超长距离输电线路末端开路,3 000 km(50周波/s,半波长)输电线路输送自然功率、半自然功率和1.5倍自然功率,以及频率微小变化时输电线运行等情况,在RTDS上进行了初步数字实验研究,并归纳了验证结果,进行了初步分析,目的在于使这一实验结果为大家共享,不涉及3 000 km输电线实现的有关问题。

半波长输电真型线路试验宽频带电压测量方法

半波长输电工程实施前开展真型线路试验,对半波长输电有关特性进行试验验证,以支撑工程实施十分必要。半波长交流输电真型线路试验时,需要进行输电线路不同位置的工频电压测量和操作暂态电压测量。为此,文中提出了基于电容式电压传感器的输电线路电压测量方法,将电容式电压传感器密封于SF6气体绝缘高压绝缘筒,可实现高电压和宽频带测量,且具有重量轻、便于运输和安装、满足户外运行等特点。对该测量方法的实验研究表明,在50 Hz^100 MHz频段范围内,分压比的变化小于5.7%。

抑制半波长输电系统工频过电压避雷器的优化配置

特高压半波长交流输电技术可以实现远距离大容量的输电,对于特高压输电网络建设和清洁能源在全国的积极消纳具有非常重要的意义。但当线路空载、甩负荷或者出现单相接地短路时,特高压半波长交流输电系统沿线会出现不同程度的工频过电压。针对此问题,提出一种在特高压半波长输电系统沿线优化配置金属氧化物避雷器来抑制沿线工频过电压的方法。在分析特高压半波长交流输电系统工频过电压特性和研究运用金属氧化物避雷器抑制特高压半波长输电系统工频过电压理论的基础上,提出在特高压半波长输电系统沿线布置金属氧化物避雷器的最优抑制方案,并利用特高压半波长交流输电系统的典型参数,建立仿真模型来对比研究在没有金属氧化物避雷器和优化配置金属氧化物避雷器两种情况下系统工频过电压水平。仿真结果表明,在特高压半波长输电系统线路沿线等距布置11组及以上数目的金属氧化物避雷器,可以有效地抑制线路的工频过电压并能满足单一避雷器的通流容量要求。研究成果为特高压半波长交流输电系统工频过电压的抑制提供了有效的方案。