CN101710688A - 一种评估高抗中性点小电抗耐受电流的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种评估高抗中性点小电抗耐受电流的方法，其基于电磁暂态仿真的方法，并充分考虑不同的故障类型和工况，计算实际运行过程中高抗中性点小电抗所耐受的电流。该方法全面考虑了750kV同塔双回线路的运行方式，考虑了不同故障和工况，得到各种故障和工况过程中高抗中性点小电抗可能出现的最大暂时电流。该电流为系统运行过程中高抗中性点小电抗实际可能出现的最大电流，由此电流可以更好的指导小电抗的设计和制造。

Description

一种评估高抗中性点小电抗耐受电流的方法

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种评估高抗中性点小电抗耐受电流的方法。

背景技术

在有高压并联电抗器(高抗)的超/特高压输电系统，一般加装高压并联电抗器中性点小电抗以减小潜供电流和恢复电压。其示意图如图1所示，图中X_L表示高压并联电抗器，X_N表示中性点小电抗。

正常情况下，由于三相电压平衡，中性点小电抗的电压以及流过的电流很小；在系统发生不对称故障或某些特殊工况下下，中性点小电抗要承受较高的电压和电流。750kV同塔双回线路由于回路间间耦合的作用，在某些工况下，中性点小电抗电流很大，如果在设计制造时不加以考虑，可能对小电抗的安全不利，危害系统运行。

系统正常运行情况下，高抗中性点小电抗的电压以及流过的电流很小；在系统发生不对称故障的情况下，中性点小电抗要承受较高的电压和电流。

目前现有技术中的方法通过计算发生不对称故障时中性点小电抗的稳态电流来评估小电抗的耐受电流。计算步骤如下：

(1)计算系统发生不对称故障甩负荷时，中性点小电抗的稳态电流I_wt(有效值)。

故障一般只考虑线路发生单相接地故障甩负荷的情况，计算故障到达稳态后小电抗的的稳态电流值。

(2)根据小电抗稳态电流，乘以系数得到小电抗耐受电流I_n(峰值)。

计算公式为：

$I_n=1.8\×\sqrt{2}\×I_{\mathrm{wt}}---\left(1\right)$

现有技术中上述的方法通过计算稳态电流乘以系数得到耐受电流，虽然方法简单，但存在明显不足：

(1)考虑的故障比较有限，只考虑线路发生单相接地故障甩负荷的情况；

(2)计算所得稳态电流为发生故障到达稳态之后的电流，没有考虑故障的发展过程；

(3)没有考虑避雷器等非线性原件的影响；

(4)计算所得电流是估算值，不能了解实际运行过程中中性点小电抗所耐受的电流。

发明内容

鉴于现有技术中的以上不足，本发明提出一种基于电磁暂态仿真的评估高抗中性点小电抗耐受电流的方法，并充分考虑不同的故障类型和工况，计算实际运行过程中高抗中性点小电抗所耐受的电流。

采用传统方法可以初步评估出现高抗中性点小电抗的耐受电流，但由于其忽略了诸多影响因素，结果比较粗糙。影响短路电流过零点漂移的因素比较多，包括以下因素需作考虑：

(1)故障和工况的类型以及故障过程。不同故障和工况下，小电抗通过电流有很大差别，需要考虑的故障和工况有：单相接地故障、单相非全相，两相非全相、单相分合操作等工况。

(2)系统各元件的参数。主要包括线路的参数，高抗中性点避雷器的参数等。

(3)同塔双回线路的运行方式。需要考虑同塔双回线路不同的运行方式，包括双回运行和单回运行，单回运行还要考虑停运一回线路两端接地和两端悬空的情况。

本发明的一种评估高抗中性点小电抗耐受电流的方法，包括以下步骤：

(1)建立研究高抗小电抗电流电磁暂态仿真模型，仿真模型包括：

同塔双回线路的模型：根据实际线路长度、杆塔布置、换位方式和导线排列方式所得到同塔双回线路计算模型，该模型包括同塔双回线路各相的自电阻、自电感和对地电容，以及相之间的互电阻、互电感和互电容。

线路两侧电源模型：根据系统运行电压所得的等值电压源从而得到线路两侧电源模型；

高抗及其中性点小电抗模型：根据实际工程高抗和小电抗配置得到高抗和小电抗的电抗值的模型；

线路、高抗中性点避雷器模型：根据实际线路和高抗中性点的避雷器的特性所得到的非线性电阻模型；

(2)考虑不同的故障类型和工况，考虑同塔双回线路不同的运行方式，并根据实际情况进行仿真，仿真可采用电磁暂态仿真软件，仿真过程根据故障的过程计算整个故障过程中高抗中性点小电抗的最大电流；

(3)比较各个工况下高抗中性点小电抗的电流，取其最大值得到高抗中性点小电抗的耐受电流。

其中，所述电磁暂态仿真软件包括EMTP电磁暂态仿真软件。

其中，所述考虑的故障类型和工况的内容包括：

a.单瞬故障：在随机时刻、线路随机位置某一相发生单相接地故障，两侧线路保护动作，两侧故障相断路器分闸，之后重合闸；

b.单相非全相：线路空载运行，一侧断路器处于三相断开状态，另一侧断路器处于合闸状态，处于合闸状态断路器三相跳闸，一相拒动；

c.两相非全相：线路空载运行，一侧断路器处于三相断开状态，另一侧断路器处于合闸状态，处于合闸状态断路器单相误动跳闸；

d.单相分合：线路空载运行，一侧断路器处于三相断开状态，另一侧断路器处于合闸状态，处于合闸状态断路器单相跳闸，经过0.6s单相重合；

其中，所述考虑同塔双回线路不同的运行方式的内容包括：

线路双回运行和单回运行，其中线路单回运行还要分别考虑停运一回线路两端接地和两端悬空的情况。

本发明的有益效果是：本方法全面考虑了750kV同塔双回线路的运行方式，考虑了不同故障和工况，得到各种故障和工况过程中高抗中性点小电抗可能出现的最大暂时电流。该电流为系统运行过程中高抗中性点小电抗实际可能出现的最大电流，由此电流可以更好的指导小电抗的设计和制造。

附图说明

为了使本发明的内容被更清楚的理解，并便于具体实施方式的描述，下面给出与本发明相关的附图说明如下：

图1示出了电抗器中性点接小电抗的电路示意图；

图2为一个典型750kV同塔双回输电系统计算高抗中性点小电抗耐受电流所用的等值结构示意图；

图3是采用本发明的方法得到的750kV同塔双回线路进行单相分合操作时高抗中性点小电抗电流波形图；

图4是采用本发明的方法得到的750kV同塔双回线路发生单相接地故障过程中高抗中性点小电抗电流波形图。

具体实施方式

图1示出了电抗器中性点接小电抗的电路示意图，图中X_L表示高压并联电抗器，X_N表示中性点小电抗。

图2为一个典型750kV同塔双回输电系统计算高抗中性点小电抗耐受电流所用的等值结构示意图，图中包括750kV等值电源，同塔双回线路，高抗及其中性点小电抗，线路和避雷器在图中未画出；该系统中线路高抗容量为300MVar，中性点小电抗1000欧姆。

图3-4为采用本发明的方法得到的典型波形。

图3为750kV同塔双回线路进行单相分合操作时，高抗中性点小电抗的电流波形，在断路器单相跳闸后，小电抗出现较高的电流，呈现为拍频的形式。

图4为发生单相接地故障过程中，高抗中性点小电抗的电流波形，在发生接地故障过程中小电抗出现较高的暂时电流，且持续时间较长。

表1给出了采用本发明的方法得出了某750kV同塔双回线路在不同工况下的小电抗最大电流。通过比较各种工况下小电抗的最大电流，可以得到高抗中性点电流最大的情况出现在同塔双回线路单回运行，停运线路两端悬空，进行单相分合操作的情况下，最大电流235.9A，由此可以得到高抗小电抗的耐受电流为235.9A。

表1 某750kV同塔双回线路不同工况下高抗中性点小电抗电流

上面通过特别的实施例内容描述了本发明，但是本领域技术人员还可意识到变型和可选的实施例的多种可能性，例如，通过组合和/或改变单个实施例的特征。因此，可以理解的是这些变型和可选的实施例将被认为是包括在本发明中，本发明的范围仅仅被附上的专利权利要求书及其同等物限制。

Claims (4)

1.一种评估高抗中性点小电抗耐受电流的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)建立研究高抗小电抗电流电磁暂态仿真模型，仿真模型包括：

同塔双回线路的模型：根据实际线路长度、杆塔布置、换位方式和导线排列方式所得到同塔双回线路计算模型，该模型包括同塔双回线路各相的自电阻、自电感和对地电容，以及相之间的互电阻、互电感和互电容。

线路两侧电源模型：根据系统运行电压所得的等值电压源从而得到线路两侧电源模型；

高抗及其中性点小电抗模型：根据实际工程高抗和小电抗配置得到高抗和小电抗的电抗值的模型；

线路、高抗中性点避雷器模型：根据实际线路和高抗中性点的避雷器的特性所得到的非线性电阻模型；

(2)考虑不同的故障类型和工况，考虑同塔双回线路不同的运行方式，并根据实际情况进行仿真，仿真可采用电磁暂态仿真软件，仿真过程根据故障的过程计算整个故障过程中高抗中性点小电抗的最大电流；

(3)比较各个工况下高抗中性点小电抗的电流，取其最大值得到高抗中性点小电抗的耐受电流。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述电磁暂态仿真软件包括EMTP电磁暂态仿真软件。

3.如权利要求1-2所述的方法，其特征在于所述考虑的故障类型和工况的内容包括：

a.单瞬故障：在随机时刻、线路随机位置某一相发生单相接地故障，两侧线路保护动作，两侧故障相断路器分闸，之后重合闸；

b.单相非全相：线路空载运行，一侧断路器处于三相断开状态，另一侧断路器处于合闸状态，处于合闸状态断路器三相跳闸，一相拒动；

c.两相非全相：线路空载运行，一侧断路器处于三相断开状态，另一侧断路器处于合闸状态，处于合闸状态断路器单相误动跳闸；

d.单相分合：线路空载运行，一侧断路器处于三相断开状态，另一侧断路器处于合闸状态，处于合闸状态断路器单相跳闸，经过0.6s单相重合；

4.如权利要求1-3所述的方法，其特征在于所述考虑同塔双回线路不同的运行方式的内容包括：

线路双回运行和单回运行，其中线路单回运行还要分别考虑停运一回线路两端接地和两端悬空的情况。

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