等效电源阻抗及其特点分析

1）电源阻抗对工频过电压的影响规律

由于特高压线路可承担不同目的的输电任务，特高压线路接入点处的电网状况存在较大差异，即特高压线路电源特性变化范围较大。不同的电源会对特高压工频过电压产生较大影响，故有必要对不同电源特性下特高压线路的工频过电压进行比较研究，得出电源阻抗对工频过电压的影响规律。

电源主要是从两方面对工频过电压产生影响，即电源等效正序阻抗的大小和零正序阻抗比X0/X1。对长度为400km的单回特高压线路工频过电压进行计算，计算中改变电源正序阻抗大小、零正序阻抗比，其他条件保持不变，结果见图4-23。

图4-23　不同等值电源对应的工频过电压

从图中可以得出两方面的规律：

（1）电源零正序阻抗比X0/X1越大，工频过电压越严重。等值电源零正序阻抗比越大，整个特高压系统的零正序阻抗比则越大，特高压线路发生单相接地故障时对健全相电压的抬升作用越明显，工频过电压越大。

（2）电源零正序阻抗比X0/X1大于2.5时，电源正序阻抗越大，过电压幅值越高；而电源零正序阻抗比小于2.5时，随着电源正序阻抗的增加，工频过电压幅值先减后增。

2）原理分析

输送功率不变时，工频过电压同时受X0/X1值和电源正序阻抗大小这两个因素的影响。其中X0/X1值影响接地故障对健全相电压抬升作用的大小，X0/X1值越大，接地故障后，健全相电压抬升越大，过电压越严重；电源正序阻抗决定甩负荷效应的强弱，在输送功率不变的情况下，电源正序阻抗越大，甩负荷后母线电压上升幅度越大，系统过电压幅值越高。(www.xing528.com)

特高压输电线路的零正序阻抗比一般约为2.6，当电源阻抗的零正序阻抗比大于2.6时，正序阻抗增加会带动整个系统的零正序阻抗比值增大，从而使接地故障对健全相电压的抬升作用更明显，同时，正序阻抗增加使系统甩负荷效应更明显，故工频过电压会显著增大。但电源阻抗的零正序阻抗比小于2.6时，正序阻抗的增加虽然会加剧甩负荷效应，但却使整个系统的零正序阻抗比值减小，从而使接地故障对健全相电压的抬升作用有所削弱。对于零正序阻抗比小于2.6的情况，当电源正序阻抗值较小时，随着正序阻抗的增加，对健全相电压抬升作用的削弱占了上风，故此时过电压水平随电源正序阻抗增大而降低；当正序阻抗值较大时，随着正序阻抗的增加，甩负荷效应的加强开始占据优势，故此时工频过电压又随正序阻抗的增大而增大。

3）特高压线路电源系统

特高压输电线路电源系统主要有三类，如图4-24所示。第一种电源由超高压系统和特高压变压器构成，点对点特高压线路的电源一般为这种类型；第二种电源是在特高压线路成网后，由相邻的一条或几条特高压线路和其电源构成；第三种电源则由以上两种电源并联同时连接在特高压线路上。

图4-24　特高压线路电源类型

在特高压发展初期，主要以点对点线路为主，电源一般也为第一种电源。此种电源由于经过特高压变压器与超高压线路相连，由于特高压变压器正序阻抗大、零正序阻抗比小，导致第一类电源系统等值阻抗的正序阻抗大、零正序阻抗小。第二类电源是在特高压线路成网之后才形成，此时特高压系统网架结构坚强，其电源等值阻抗较小，而由于与线路相连，故此类电源零正序阻抗比与特高压线路零正序阻抗比接近，大于第一类电源。为获得更多电压支持，特高压线路节点上一般都会通过特高压变压器接入超高压系统，这就产生了第三类电源系统，实际上它是前两类电源系统的综合，故其电源阻抗和零正序阻抗比也处于前两类电源系统之间。

4）孤岛电源的特高压线路工频过电压

如上文所述，在特高压系统建设初期，电源系统较为薄弱，其中包括蒙西、山西这一类孤岛煤电基地。孤岛电源结构简单，仅通过特高压线路与主网架相连，其等值阻抗很大，在输送大功率时，若发生三相甩负荷故障，可造成非常严重的工频过电压，必须给予充分的重视。

这一类特高压线路上工频过电压较为严重，但也不是不能被限制。由于孤岛电源阻抗较大，线路输送的功率往往相对较小，加装大容量高抗时，无功平衡更容易被满足，从而为加装大容量高抗提供了条件，这样更有利于对工频过电压进行限制。