﻿ 基于PSCAD的500 kV输变电工程过电压的分析 Influence Analysis of 500 kV Power Transmission and Transformation Project on Power Frequency Overvoltage Based on PSCAD

Smart Grid
Vol.07 No.05(2017), Article ID:22292,10 pages
10.12677/SG.2017.75040

Influence Analysis of 500 kV Power Transmission and Transformation Project on Power Frequency Overvoltage Based on PSCAD

Xiaolong Wang1, Jiguang Wu2, Bin Cao2, Xiaoyu Gong3, Xu Zhang1

1Inner Mongolia University of Technology, Hohhot Inner Mongolia

2Inner Mongolia Electric Power Research Institute, Hohhot Inner Mongolia

3Chongqing Power Supply Bureau, Chongqing

Received: Sep. 24th, 2017; accepted: Oct. 8th, 2017; published: Oct. 13th, 2017

ABSTRACT

The line model selection of 500 kV transmission project will influence the switching overvoltage, and different maintenances will have different effects on overvoltage in practical engineering. Aiming at the above problems, the author uses electromagnetic transient simulation software PSCAD to stimulate and analyze the biggest impact on overvoltage with twelve kinds of maintenance modes under Bergeron, Mode Model, and Phase Model, and find that the switching overvoltage is closer to reality under Mode Model, and Phase Model. Besides, as for double loop power transmission project, the author analyzes one of the lines in different maintenance modes, and finds that the inspecting of its adjacent line will have the largest influences on the power frequency overvoltage. So, the engineer should pay more attention in practical engineering. Through the analysis above, the author hopes to give some guidance to the startup and maintenance of 500 kV transmission project.

Keywords:The Power Frequency Overvoltage, Switching Overvoltage, Circuit Model, PSCAD, Maintenance

1内蒙古工业大学，内蒙古 呼和浩特

2内蒙古电力科学研究院，内蒙古 呼和浩特

3重庆供电局，重庆

500 kV输变电工程的线路模型选择对操作过电压有着不同的影响以及实际工程中不同检修方式都对工频过电压有影响，针对上述问题笔者应用PSCAD电磁暂态仿真软件对在Bergeron、Mode Model、Phase Model线路模型下进行仿真验证和分析在十二种检修方式下对工频过电压影响最大的一种方式，通过实际工程说明操作过电压在Mode Model、Phase Model线路模型下更接近实际。对于双回路的输变电工程在不同检修方式下，对于其中一条线路分析，与它相邻线路检的修对其工频过电压影响最严重，在实际工程中，工作人员应该多加注意。笔者通过以上分析对500 kV实际输变电工程启动和检修有一定的指导意义。

1. 引言

500 kV输电工程的输送距离比较长，如何配置线路模型使操作过电压更接近实际工程至关重要以及在实际工程检修时应注意那种检修方式对其有着更大的影响。文献 [1] 分析了基于Bergeron模型的500 kV变电站雷击过电压计算，介绍了无损均匀导线和集中参数元件的Bergeron等值模型以及各种电气设备模型，求出雷电过电压分布的，虽然没有分析其内过电压，但是其数学模型值得借鉴。文献 [2] 分析了基于贝金龙算法的直流输电线路耐雷效果，虽然分析的是直流耐雷效果，但是贝金龙算法等值模型为本论文计算内过电压可以提供见解。文献 [3] [4] 分析了工频过电压的原理以及在调试、正常、检修方式下的工频过电压计算以及合闸、分闸等操作过电压的计算，但是没有对各种情况下对比分析，分析最严重的工况对内过电压的影响。大量文献针对线路杆塔模型进行分析以及各种运行方式计算，缺少对线路模型的选择对内过电压的影响以及每种运行方式下最为严重的讨论分析，笔者针对以上问题展开分析，对500 kV输变电工程有一定的指导意义。

2. 工程概况

500 kV汗白腾塔输变电工程扩建汗海至白音高勒Ⅱ线。其中汗海至白音高勒Ⅱ线线路全长224.402 km，白音高勒至灰腾梁Ⅱ线线路全长131.205 km，扩建的汗白Ⅱ线工程线路导线型号均为4*LGJ-400/35，且线路断路器无合闸电阻。500 kV汗白腾塔输变电工程网架结构示意图见图1

2.1. 500 kV线路杆塔模型

2.2. Bergeron线路模型相关参数

Figure 1. Sketch map of grid structure of power transmission and transformation project of 500 kV BaiTengTeng line

Figure 2. Horizontal layout of ordinary ZB type 500 kV transmission line

Table 1. Calculation of related parameters of Internal Overvoltage in power transmission project of 500 kV Baiisecond line and BaiTengEr line

2.3. 500 kV输变电工程网络等值阻抗

$Y\cdot U=I$ (1)

Y为系统导纳矩阵，U为节点电压，I为节点电流。按照EBI顺序重新写节点导纳方程式：

$\left[\begin{array}{ccc}{Y}_{EE}& {Y}_{EB}& 0\\ {Y}_{BE}& {Y}_{BB}& {Y}_{BI}\\ 0& {Y}_{IB}& {Y}_{II}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{U}_{E}\\ {U}_{B}\\ {U}_{I}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{I}_{E}\\ {I}_{B}\\ {I}_{I}\end{array}\right]$ (2)

$\left[\begin{array}{cc}{Y}_{BB}-{Y}_{BE}{Y}_{EE}^{-1}{Y}_{EB}& {Y}_{BI}\\ {Y}_{IB}& {Y}_{II}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{U}_{B}\\ {U}_{I}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{I}_{B}-{Y}_{BE}{Y}_{EE}^{-1}{I}_{E}\\ {I}_{I}\end{array}\right]$ (3)

3. 不同线路模型对操作过电压影响仿真分析

3.1. 仿真条件

Figure 3. Equivalent system before the network diagram

Figure 4. Equivalent system after the network diagram

Figure 5. Line calculation model

3.2. 仿真结果对比

Table 2. Equivalent impedance of system network

Table 3. Average operating overvoltage

Table 4. 2% voltage value statistics

4. 不同检修方式下对线路工频过电压的影响

4.1. 仿真条件和数据

500 kV输变电工程在投运一条新线路时，需要进行调试方式、正常运行方式、检修运行方式计算，

Figure 6. The average value of operating voltage

Figure 7. 2% voltage value statistics

4.2. 仿真结果对比

Figure 8. The first four maintenance methods

Figure 9. Four maintenance modes in the center

5. 结论

Figure 10. The last four kinds of maintenance mode

Table 5. The frequency of sweat sea side under maintenance overvoltage

2) 通过图6图7比较可知，不管在平均值(mean)操作过电压还是2%统计过电压值情况下，应用线路模型Mode Model、Phase Model下，操作过电压值更接近实际工况，并且依据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》(DL/T620-1997)规程规定，过电压值均满足小于规程规定的2.0p.u.，符合绝缘水平耐受值。

3) 通过图8图10比较和表5数据可知，计算新建路线工频过电压时，在各种检修方式下，特别是双回路线时，注意相邻线路高抗退掉时，对新建线路工频过电压值影响较大。

Influence Analysis of 500 kV Power Transmission and Transformation Project on Power Frequency Overvoltage Based on PSCAD[J]. 智能电网, 2017, 07(05): 362-371. http://dx.doi.org/10.12677/SG.2017.75040

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