超高压输变电系统内部过电压仿真计算的重要性

随着电网的快速发展,500kV输电线路逐渐成为电网的主干网架,因此对电网的可靠性和电气绝缘提出了较高的要求。然而,由于500kV输电线路电压等级高、输送距离远等特点,在线路末端会出现工频电压的升高,如果保护不当,将会使工频电压升高到超过电气绝缘的承受能力,从而造成很大的事故,对电网的安全和国民经济的发展带来非常不利的影响。另外,断路器的频繁分合闸操作也会给线路带来很大的操作过电压,它所引起的危害比工频过电压的危害还大,所以必须对引起过电压的原因加以重视,并且采取一系列有效的措施限制过电压的幅值和发生的几率。

电力系统内部过电压是500kV电网必须研究的重要课题,它不仅影响变压器、断路器、输电线路等电力设备绝缘强度的设计,而且还直接关系到电力系统是否能够安全稳定地运行。500kV输电线路参数以及系统容量的特点使得其内部过电压比一般高压线路更为严重。因此,内部过电压是500kV超高压输电技术的关键问题,也是500kV超高压输电线路设计的决定性因素。由于超高压输电线路绝缘子能够承受的过电压裕度较低,而发生过电压造成绝缘子击穿就必须更换绝缘子,这给电力系统造成的综合经济损失是非常巨大的。因此,在超高压线路建设初期就必须考虑如何限制内部过电压。内部过电压计算对超高压输变电系统具有十分重要的意义,内部过电压仿真计算的必要性如下:

(1)内部过电压计算是提高超高压输变电系统可靠运行的重要依据。电力系统供电的可靠性是由在一定时间内(如一年)中断用户供电的次数和持续时间来判断的。可靠性在很大程度上取决于电力系统的冲击特性,因为有很多原因可能导致供电的中断,但绝缘击穿却是最常见的。如果系统绝缘只承受正常的运行电压,就不会有什么问题。因为正常运行电压只在很小的范围内变化(±5%),但实际上绝缘却要承受各种过电压的袭击。各种过电压的波形、幅值和持续时间均不相同,变化范围很大,这些不同参数影响绝缘承受过电压的能力。要使绝缘承受可能产生的最大过电压往往是不可能的,除技术方面的限制之外,更重要的是经济方面的制约,所以内部过电压计算是提高超高压输变电系统可靠运行的重要依据。

(2)内部过电压计算是超高压输变电工程系统调试的重要保证。超高压输变电工程基建完毕,启动之前,通过内部过电压计算,可以对调试过程中空充线路的容升效应所产生的过电压进行计算,这是保证线路末端不超过规程规定电压的重要手段,若末端电压超出绝缘耐受极限,可以通过计算控制首端母线电压的方法,防患于未然。利用仿真计算可以有效地模拟各种工况,包括最严格的运行方案和系统调试的各种运行极限,有效地解决了调试过程中内部过电压问题的困扰。所以,内部过电压计算是超高压输变电工程启动调试的重要保证。

(3)内部过电压计算是超高压输变电工程制定控制电压极限的重要手段。超高压输变电系统在正常运行、检修方式下,若系统出现甩负荷或者单相接地故障,系统的电磁暂态过程、电压、电流等重要参数变化,可以利用仿真计算出来,针对各种具体的运行工况,制定必要的运行控制电压极限,从而为调度运行提供参考。

(4)内部过电压计算是考核超高压输变电系统设计是否合理的重要方法。在超高压输变电系统设计阶段,需要进行内部过电压计算,对线路和母线高抗容量配置是否合理,系统是否存在过补偿,地刀开合静电感应电压和电流的能力,断路器是否需要配置合闸电阻,同塔双回线路静电耦合电压和电流,互感参数等诸多方面进行考核校验,从而有效地利用计算机仿真技术,结合工程实际,进行内部过电压计算成为了考核超高压输变电系统设计是否合理的重要一环。(www.xing528.com)

(5)内部过电压计算是对超高压输变电系统各种运行方式下设备过电压与绝缘配合是否合理的重要考核手段。

(6)内部过电压计算是检验超高压输变电系统在调试方式、正常方式、检修方式下工频过电压、操作过电压是否符合规程规定的重要环节。潜供电流和恢复电压计算是整定重合闸时间的重要依据,是考核系统电弧能否重燃的重要参考。

(7)内部过电压计算可以查明各种过电压的幅值、波形、频率、持续时间以及当过电压从源点向某设备运动过程中这些参数所发生的变化。

(8)内部过电压计算可以确定使用中各种绝缘在这些过电压作用下的耐压特性,使绝缘强度与所受到的过电压相适应。

综上所述,内部过电压计算对超高压输变电系统具有十分重要的意义,是校核超高压输变电工程基建设计是否合理的必要手段,是校验工程能够正常启动和安全投运的必要方法,是检验工程启动投运后,正常以及各种检修方式下过电压与绝缘配合是否匹配的必要手段。