我國特高壓電網(wǎng)包括特高壓交流輸電和直流輸電兩種形式,交流為1000kV,直流為正負(fù)800kV。根據(jù)我國未來電力流向和負(fù)荷中心分布的特點(diǎn)以及特高壓交流輸電和特高壓直流輸電的特點(diǎn),在我國特高壓電網(wǎng)建設(shè)中,將以1000kV交流特高壓輸電為主形成國家特高壓骨干網(wǎng)架,以實(shí)現(xiàn)各大區(qū)域電網(wǎng)的同步強(qiáng)聯(lián)網(wǎng);正負(fù)800kV特高壓直流輸電則主要用于遠(yuǎn)距離、中間無落點(diǎn)、無電壓支持的大功率輸電工程。
特高壓電網(wǎng)系統(tǒng)的特性主要反映在技術(shù)特點(diǎn)、輸電能力和穩(wěn)定性3個(gè)方面。1000kV交流輸電中間可落點(diǎn),具有電網(wǎng)功能,輸容量大,覆蓋范圍廣,節(jié)省輸電線路走廊,有功率損耗與輸出功率的比值??;
1000kV交流輸電能力取決于各線路兩端的短路容量比和輸電線路距離,輸電穩(wěn)定性主要取決于運(yùn)行點(diǎn)的功率大小。正負(fù)800kV特高壓直流輸電中間不落點(diǎn),可將大量電力直送大負(fù)荷中心,輸電容量大、輸電距離長(zhǎng)、節(jié)省輸電線路走廊,有功功率損耗與輸送功率的比值大,其輸電穩(wěn)定性取決于受端電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。電力系統(tǒng)的過電壓是指由于內(nèi)部故障、開關(guān)操作或遭受雷擊,而造成瞬時(shí)或持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的高于電網(wǎng)額定允許電壓并可能導(dǎo)致電氣裝置損壞的電壓升高。
我國特高壓系統(tǒng)具有線路距離長(zhǎng)、輸送容量大;各地電網(wǎng)差異性大;部分特高壓線路可能經(jīng)過高海拔或重度污染地區(qū)等特點(diǎn)。這些都使得過電壓?jiǎn)栴}成為特高壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要問題之一。
以下為國外特高壓系統(tǒng)的過電壓水平情況:
前蘇聯(lián):最高工作電壓1200kV;工頻過電壓1.4p.u;操作過電壓1.6-1.8p.u
日本:最高工作電壓1100kV;工頻過電壓1.4p.u;操作過電壓1.6-1.7p.u
意大利:最高工作電壓1050kV;功率過電壓1.35p.u;操作過電壓1.7p.u
目前我國尚無特高壓過電壓的標(biāo)準(zhǔn),為了便于研究,經(jīng)過反復(fù)計(jì)算和比較,并吸取其他國家的經(jīng)驗(yàn),初步建議下列的絕緣水平作為進(jìn)一步研究的參考和依據(jù):
工頻過電壓:限制在1.3p.u.以下(持續(xù)時(shí)間≤5s),在個(gè)別情況下線路側(cè)短時(shí)(持續(xù)時(shí)間≤0.35s)允許在1.4p.u.以下。
(2)相對(duì)地統(tǒng)計(jì)操作過電壓(出現(xiàn)概率為2%的操作過電壓):對(duì)于變電站、開關(guān)站設(shè)備應(yīng)限制在1.6p.u以下。對(duì)于長(zhǎng)線路的線桿塔部分限制在1.7p.u以下。
(3)相間統(tǒng)計(jì)操作過電壓:對(duì)于變電站、開關(guān)站設(shè)備應(yīng)限制在2.6p.u以下。對(duì)于長(zhǎng)線路的線桿塔部分限制在2.8p.u以下。
限制工頻過電壓
產(chǎn)生功頻過電壓的主要因素有空載長(zhǎng)線的電容效應(yīng)、線路甩負(fù)荷效應(yīng)和線路單相接地故障。
可采取以下措施來限制:
1、使用高壓并聯(lián)電抗器補(bǔ)償特高壓線路充電電容。由于我國西電東送和南北互供等遠(yuǎn)距離送電的要求,相當(dāng)一部分特高壓線路都比較長(zhǎng)。單段線路的充電功率很大,必須使用高壓并聯(lián)電抗器進(jìn)行補(bǔ)償。日本由于每段特高壓線路較短,沒有使用高壓電抗器,而前蘇聯(lián)和美國的特高壓電網(wǎng)研究中均考慮采用固定高壓電抗器。
2、采用可調(diào)節(jié)或可控高抗。線路補(bǔ)償一般在80%-90%左右。重載長(zhǎng)線在80%-90%左右高抗補(bǔ)償度下,可能給無功補(bǔ)償和電壓控制造成相當(dāng)大的問題,甚至影響到輸送能力。對(duì)此問題較好的解決辦法為采用可調(diào)節(jié)或可控高抗。在重載時(shí)運(yùn)行在低補(bǔ)償度,使電源的電動(dòng)勢(shì)不至于太高,還有利于無功平衡和提高輸送能力;當(dāng)出現(xiàn)功頻過電壓時(shí),快速控制到高補(bǔ)償度。
3、使用良導(dǎo)體地線(或光纖復(fù)合架空線OPGW),可有利于減少單相接地甩負(fù)荷過電壓。電工之家
4、使用線路兩端聯(lián)動(dòng)跳閘或過電壓繼電保護(hù),該方法可縮短高幅值無故障甩負(fù)荷過電壓持續(xù)時(shí)間。
5、使用金屬氧化物避雷器限制短時(shí)高幅值功頻過電壓。隨著金屬氧化物避雷器(MOA)性能的提高,使得MOA限制短時(shí)高幅值功頻過電壓成為可能,但這會(huì)對(duì)MOA能力提出很高的要求,在采用了高壓并聯(lián)電抗器后,不需要將MOA作為限制功須過電壓的主要手段,僅在特殊情況下考慮。
6、選擇合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式,以降低功頻過電壓。過電壓的高低和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式密切相關(guān),這在特高壓線路運(yùn)行初期尤為重要。