拒绝访问 | www.renrendoc.com | 百度云加速
请打开cookies.
此网站 (www.renrendoc.com) 的管理员禁止了您的访问。原因是您的访问包含了非浏览器特征(40342ebdf49e4388-ua98).
重新安装浏览器，或使用别的浏览器电力系统设计随笔电力系统设计随笔写点自己工作的东西。关注专栏更多电力{&debug&:false,&apiRoot&:&&,&paySDK&:&https:\u002F\u002Fpay.zhihu.com\u002Fapi\u002Fjs&,&wechatConfigAPI&:&\u002Fapi\u002Fwechat\u002Fjssdkconfig&,&name&:&production&,&instance&:&column&,&tokens&:{&X-XSRF-TOKEN&:null,&X-UDID&:null,&Authorization&:&oauth c3cef7c66aa9e6a1e3160e20&}}{&database&:{&Post&:{&&:{&title&:&随笔之初-思路整理&,&author&:&yan-tong-70&,&content&:&很久就想写一些关于专业的东西了，一来工作很忙，而来比较懒，所以就一直拖着。今天开始终于想认真写一些随想，既是对平时工作的总结，也算是一种加深学习，也和诸位知友分享探讨。\u003Cp\u003E一点个人的想法，主要是感觉目前知乎上相关专业问题较为零散，不成体系，科普性质较强但专业性&实践性欠缺，而且很多知友好的有深度问答缺掩埋于一些易懂的科普性理论回答里面，十分遗憾。本人虽然能力有限，但是也愿意分享一些专业方面的知识，一起有体系、有深度、结合实践的探讨电气设计（包括电力系统：主网和配网、变电和线路）的一些问题。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E另外一个原因，也是目前人在非洲，负责某国首都电网改造的技术部分，此工程规模和金额均很大，EPC 2-3亿美元，包括主网和配网，从前期电网网架的优化分析计算，提供电网问题整体解决方案，到后期具体到每个变电站，每条线路，每个配网台区的设计，包括合同谈判，作为设总，我都全程组织参与且感触深刻，需要总结探讨的东西太多，所以写下来，以对的起自己这份经历。（题图即为首都某枢纽变电站，依山而建，风景秀丽，下图为此站主接线图，手拍，此国落后无电子版）\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&48447fde2ad7e0f8ede48.jpg\& data-rawwidth=\&2048\& data-rawheight=\&1152\&\u003E\u003Cp\u003E所以姑且先整理下思路和提纲吧，主要是自己的个人总结，督促自己朝全面的本源的电气工程师方向努力（多讨论写国际案例，少受些国网标准束缚），如果能起到抛砖引玉的作用则更好。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E以下每个小项将展开为一篇随笔，理论结合个人工程实践，会一直认真写下去，个人认为这些小项都是比较重要的点。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E一、电力系统设计部分（主网）\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cu\u003E1）电力系统规划设计原则
2）电力系统规划设计
3）电力系统网架结构 4）电网短路电流问题及措施
5）\u003C\u002Fu\u003E\u003Cu\u003E电力系统过电压 6）\u003C\u002Fu\u003E\u003Cu\u003E电网无功补偿和电压调节
7）电力系统稳定 8）电网大停电分析
9）新能源并网 10）微网运行及控制
11）电能质量问题
12） \u003C\u002Fu\u003E\u003Cu\u003E智能电网 \u003C\u002Fu\u003E\u003Cu\u003E13）高压\u003C\u002Fu\u003E\u003Cu\u003E直流输电系统 \u003C\u002Fu\u003E\u003Cu\u003E14）\u003C\u002Fu\u003E\u003Cu\u003E柔性交流输电系统 \u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E以上为本人一直从事的工作，具备一定的工程实践经验，会结合着来写。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E二、电力系统设计部分（配网）\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cu\u003E1）配网系统 2）配网接线方式
3）配网自动化相关问题 \u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E这部分参与过一些工程和科研专题，尽量总结。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E三、其他问题\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cu\u003E这部分和电气工程实践相关，但是具体是哪些还没有想好，也是非洲项目的一些总结，比如带电作业，负荷管理等一些比较贴近实际的内容。\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E大致就这些了，有新的想法会随时增加，感觉工作量不小，不过没关系，约束自己好好写，写完之后应该自己会收获很多，也希望得到知友的指导，期待。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E
凌晨非洲某国首都\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E----------------------------------------------------------------------------------\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E本来想写一些非洲的工程经历总结的，想了好久感觉太琐碎，而且很多也不好放在网上，所以暂时就不写了，以后看吧。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E之前写过的随笔，会不断完善，然后，想到一些新的题目，也会继续写。\u003C\u002Fp\u003E&,&updated&:new Date(&T21:46:32.000Z&),&canComment&:false,&commentPermission&:&anyone&,&commentCount&:44,&likeCount&:142,&state&:&published&,&isLiked&:false,&slug&:&&,&isTitleImageFullScreen&:false,&rating&:&none&,&sourceUrl&:&&,&publishedTime&:&T05:46:32+08:00&,&links&:{&comments&:&\u002Fapi\u002Fposts\u002F2Fcomments&},&url&:&\u002Fp\u002F&,&titleImage&:&https:\u002F\u002Fpic1.zhimg.com\u002Fv2-d83f139fe2ccbe5e6ffaad_r.jpg&,&summary&:&&,&href&:&\u002Fapi\u002Fposts\u002F&,&meta&:{&previous&:null,&next&:null},&snapshotUrl&:&&,&commentsCount&:44,&likesCount&:142},&&:{&title&:&随笔之四-电网短路电流问题及措施&,&author&:&yan-tong-70&,&content&:&既然今天很有动力，那就写一点吧，根据前面的提纲的话，随想一和二要好好考虑下，所以先从随想三开始吧，这部分暂时涉及不到非洲工程的实践，因为非洲国家的短路电流问题不严重，是国内一些工程和专题的总结。题图为东京电网网络图和500kV新丰州地下变，东京电网短路电流问题相当严重。\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E所谓短路电流，是电力系统设计里的一个重要参数值， 指的是电力系统在规定的运行方式下，关注点发生短路时的电流。它其实是一个矛盾值，它既反映了电力系统互相联系的紧密程度和稳定性（短路时，与关注点任一联络线都会为这点贡献短路电流 ），也反映了该点发生短路时，短路电流的大小。短路容量小，系统不稳定，联络不强；短路容量大，短路电流超标，设备代价昂贵，控制措施复杂。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E目前在电网联络越来越紧密的今天，短路电流超标是一个非常大的问题，是电力系统分析计算，方案设计的重要约束条件。\u003Cu\u003E（短路电流是电网设备选型基本条件：\u003C\u002Fu\u003E\u003Cu\u003E主要是断路器遮断电流，220kV目前主流为50kA，500kV主流为63kA\u003C\u002Fu\u003E\u003Cu\u003E，短路电流超出遮断容量意味着安全隐患，故电网短路电流数据的提高意味着不满足要求的设备要予以更换，不仅造成电网投资的重大浪费，而且危及电网的安全运行）\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E一、短路电流的影响因素\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E发电机对短路电流的影响\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E根据相关计算和研究，300MW、600MW机组接入220kV系统，对附近母线提供的短路电流分别为2kA、4kA；600MW机组接入500kV系统对附近母线提供的短路电流为2kA。下图为某1000MW机组接入某500kV系统后对短路电流的影响。\u003Cbr\u003E\u003Cimg src=\&1fbd5ffacdcbae6e3ee2f.jpg\& data-rawwidth=\&543\& data-rawheight=\&377\&\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E降压变对短路电流的影响\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E 1）不同短路阻抗的500kV降压变对220kV侧短路电流的影响\u003Cbr\u003E若将2台短路阻抗均为12%的变压器换成短路阻抗为15%的并列运行，则其对220kV母线提供的短路电流将降低3~5kA；若换成短路阻抗为20%的并列运行，则可降低 7~ 11kA。新建或扩建的500kV变电站选择高阻抗变压器可有效降低220kV短路电流。（高阻抗坏处在于网损大，运行效率滴）\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E 2）不同主变配置（短路阻抗为15%）对220kV侧短路电流的影响\u003Cbr\u003E当500kV侧短路电流为60kA时，3台750MVA、3台1000MVA、3台1200MVA主变并列运行时向其220kV侧提供的短路电流分别达到29kA、35.8kA、40.7KA；四台可分别达到36.7kA、45kA、50.6kA。所以在一座500kV变电站有3~4台主变后一般考虑分母降低其220kV侧短路电流 。（下表为实际工程中计算分析得出）\u003Cbr\u003E\u003Cimg src=\&cb8ad95c5c132ebca5baaaa1eaeff021.jpg\& data-rawwidth=\&991\& data-rawheight=\&534\&\u003E\u003Cb\u003E二、降低短路电流的措施\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E500kV层面短路电流解决措施\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E1）变电站母线分段运行。不同变电站出线连接于不同母线上，减少线路之间的电气联络，目前实际生产过程中经常采用此种措施限制短路电流，效果较好，但分母运行带来的是供电可靠性的降低，需权衡考虑。以下即为荆门特高压500kV侧分母运行方案，效果很好，但由于影响可靠性，且特高压安全非常敏感，所以一直不能实施。\u003Cbr\u003E\u003Cimg src=\&1fd338f861c.jpg\& data-rawwidth=\&526\& data-rawheight=\&323\&\u003E2）线路加装串联电抗器。举例说明：8Ω的串联电抗器阻抗标幺值为0.0032，相当于50km导线型号为4×LGJ-500的线路，拉长电气联络，降低短路电流 。 这个措施目前在上海的500kV黄渡-泗泾线路已经实施，三峡近区的一些重要线路也将实施此类工程，其中有项可研为本人负责，也去500kV泗泾变考察过，感觉这个措施属于治根不治本，可以满足阶段性要求，但存在很多问题，比如会增加网损，还会降低系统的稳定性，而且无功的需求也会增加，特别是考虑N-1的时候。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E3）500kV网络结构优化，这类措施不太好深入探讨，依赖于实际情况和分析计算。\u003Cbr\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E220kV层面短路电流解决措施 \u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E1）分区分片运行。分片分区是降低短路电流最直接、最有效的措施。以北京电网为例：主要以2~3个500kV变电站的一段220kV母线为中心，将220kV电网划分为几个区，形成以相邻的500kV变电站的220kV母线为供电中心的双环网结构，各分区电网之间在正常方式下相对独立，各分区220kV电力可互相支援，满足500kV主变和220kV线路稳态N-1、N-2的要求。 上海电网思路与此不同。\u003Cbr\u003E\u003Cimg src=\&32da5ceb0fdb.jpg\& data-rawwidth=\&716\& data-rawheight=\&538\&\u003E2）其他措施。比如高阻抗设备，线路调整，220kV分母运行等，也是有效手段，但是不如分区分片运行，来的根本，所以电网220kV层面分区分片运行及相关网络分析优化，是限制短路电流的根本措施，也是目前各个省公司重点开展的工程依据。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E三、国外限制短路电流的措施\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E三相短路电流 ：短路电流水平较高的国家如德国、法国等都采取了在发生故障时快速解列，将母线分段来限制短路电流值。母线解列措施虽然简单易行而且效果显著，但一般只在必要时才采用，因为它可能降低系统的安全裕度，限制运行操作和事故处理的灵活性。国内比较注重安全，所以用的不多，其实也就是一个思路的问题，个人觉得是比较不错的措施。\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E单相短路电流 ：\n单相接地短路电流的大小，主要和系统中性点接地方式及回路的零序阻抗有关。 法国采用变压器中性点经小电抗接地的方式，德国不采用自耦变压器作为系统联络用来限制单相短路。 有些国家110kV 及以上电压电网中的变压器中性点全部直接接地，造成系统的单相接地短路电流大于其三相短路电流，如英国、俄罗斯都是。还有一些国家如美国在有些电力系统中将系统内一部分大容量的Y\u002FY\u002F△( 500\u002F230\u002F35kV)自耦变压器的△侧开口运行以增加变压器的零序阻抗。但不少国家则认为这样作对运行不利。葛洲坝大江电站的发电机变压器组主变压器500kV侧中性点设计安装了经小电抗接地，既解决了单相接地短路电流过大的问题也解决了水电厂机组多，运行方式变化大，系统接地短路电流变化过大，使接地保护整定困难的问题。\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cp\u003E\u003Cimg src=\&83da10a03ae79ca57f68e037e99d57ba.jpg\& data-rawwidth=\&847\& data-rawheight=\&367\&\u003E\u003Cb\u003E四、短路电流与分区供电详述\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E比较详细的计算分析过程总结。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E\u003Cb\u003E模型和假定\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E对于“独立分区”电网，可以简单的以下图来模拟。线路XL代表地方电厂至分区500kV变电站的等值线路；S1..S4代表500kV变电站中配置同类型或者不同类型的变压器。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&b72480aba3add05adc8ba107e42a9f63.jpg\& data-rawwidth=\&312\& data-rawheight=\&384\&\u003E\u003Cp\u003E对于“互联分区”电网，可以用下图的电网结构来模拟。图中元件的意义与上图相同。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cimg src=\&c57c7ff055d720ccfef4acc.jpg\& data-rawwidth=\&522\& data-rawheight=\&363\&\u003E假定条件：\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E1） 主变变比525kV\u002F242kV\u002F35kV；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E2） 根据目前设备的制造能力，新建变电站远景短路电流水平，500kV母线按照63kA控制，220kV母线按照50kA控制；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E3） 变电站单台变压器的最大容量，并列运行的变压器台数，应使220kV母线短路容量不超过允许值；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E4） 由于主变并列运行时500kV母线和220kV母线的短路电流只受主变高中压短路电压百分比的影响，仅就主变高中压侧短路电压百分比进行分析。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E5） 由于电网中电阻远小于电抗，忽略电网和主变中电阻的影响。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E6） 由于220kV母线两相接地短路电流水平一般相对较低，而单相接地短路电流水平可以通过在主变中性点加装小电抗使其降低到与三相短路电流相近，因此下面仅对变电站母线三相短路进行分析。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E7）所取500kV主变高中侧短路电压百分比均在国内目前适用的范围内，均不超过20%。变压器的短路电压百分比超过20%会产生两个弊端，首先是无功电压平衡和电压稳定问题，其次是暂态稳定问题。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E\u003Cb\u003E220kV母线短路电流计算模型\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E500kV变电站的220kV母线短路电流主要由两部分组成：500kV系统通过变压器向220kV母线注入的短路电流（简称500kV短路电流分量）和220kV电网注入变电站220kV母线的最大短路电流分量（简称“220kV短路电流分量”）。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E在分区电网中，在图61所示的元件参数下，500kV系统通过变压器向220kV母线B242注入的短路电流为：\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&79f828beeff4fd5f8b1aecefdac59ed8.jpg\& data-rawwidth=\&336\& data-rawheight=\&279\&\u003E\u003Cp\u003E由上式可见，500kV系统通过变压器注入220kV系统的短路电流和500kV系统的短路容量、变压器的容量和短路电压百分比有关。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E220kV短路电流分量主要与220kV地方电厂的容量、接入方式、电网结构等有关。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E\u003Cb\u003E500kV系统提供的短路电流分析\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E假设变电站中的变压器均为同类型，下表给出了不同容量配置的变压器在500kV系统注入短路电流不同时，注入220kV母线的短路电流值（其中容量为750MVA、1000MVA、1500MVA的变压器短路电压百分比分别取为12％、16％、19％）\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&8d327b9b8fc4fef37a7afff.jpg\& data-rawwidth=\&731\& data-rawheight=\&172\&\u003E\u003Cp\u003E由此可见，变压器容量越大，每100MVA变电容量向220kV母线提供短路电流越小。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E\u003Cb\u003E220kV独立分区电源配置及供电能力\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E以500kV短路电流分量为限制，计算220kV短路电流分量的最大值，从而推导220kV独立分区的电源配置。220kV独立分区的供电能力等于500kV变电站的供电能力与220kV地方电厂供电能力之和。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E1）地方电厂提供给220kV母线的短路电流\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E在220kV独立分区中，根据图1所示的电厂和升压变参数下，地方电厂提供给分区母线B242的短路电流如下式：\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&a77a86bd6b12.jpg\& data-rawwidth=\&552\& data-rawheight=\&350\&\u003E\u003Cp\u003E不同容量机组接入500kV变电站对其220kV母线的短路电流贡献。（当机组容量为600MW时，Xd”取0.2，其他容量的机组Xd”取0.16，升压变短路电压百分比全部选择为17％，即Xd”+Uk=0.33~0.37，取0.8~0.85，电厂连接500kV变电站220kV母线的等值220kV线路长为50km，导线型号为LGJ-2*630。）\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&0b99fb381bf6fb941beadba.jpg\& data-rawwidth=\&587\& data-rawheight=\&339\&\u003E\u003Cp\u003E（1） 电厂对500kV变220kV母线的短路电流贡献约为（0.6~0.7）kA\u002F100MW左右。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E（2） 一台300MVA机组接入系统，可提供2.1kA左右的短路电流分量；一台400MVA机组接入系统，可提供2.5kA左右的短路电流分量；一台600MW机组接入220kV系统，可提供3.8kA左右的短路电流分量。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E（3） 机组容量在300MW及以上，总量为1200MW规模的电厂接入220kV电网，可能给220kV系统提供的短路电流水平为6.9~7.4kA左右，总量为1800MW规模的电厂接入220kV电网，可能提供的短路电流水平约为12.4kA。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E（4） 地方电厂接入500kV变电站的等值距离越远，提供短路电流越小，反之越大。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E2）地方电厂提供给500kV母线的短路电流\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E在220kV完全分区中，地方电厂提供给500kV母线的短路电流如下：\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&99a731ecd81c5da75b7a88ae.jpg\& data-rawwidth=\&540\& data-rawheight=\&498\&\u003E\u003Cp\u003E不同容量机组按50km线路接入500kV变电站时对其500kV母线短路电流贡献估算。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&39b9ef415f4cc6a1af914c95f02c1e3f.jpg\& data-rawwidth=\&593\& data-rawheight=\&381\&\u003E\u003Cp\u003E1) 经过计算，220kV电厂接入系统后注入500kV侧的短路电流远小于其注入220kV母线的短路电流，约为（0.18~0.27）kA\u002F100MW左右；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E2) 机组容量总量为1200MW及以上规模的电厂接入220kV系统，提供给500kV母线的短路电流水平为2～3kA之间。相对于500kV电网注入500kV侧的短路电流而言，接入220kV的电厂机组对500kV侧的短路容量影响甚微。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E3) 同样，地方电厂接入500kV变电站的等值距离越远，其提供的短路电流越小，反之越大；而若电厂的规模越大，其提供的短路电流越大，反之越小。 \u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E2）供电能力分析\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E220kV独立分区供电能力的大小取决于分区内500kV变电站主变的运行情况（并列运行或分列运行）、500kV变电站500kV母线的短路电流水平、分区内的电厂容量和分区电网的网络接线。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E采用750MVA主变时：\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&63108b2ceb7ea6fa535ea38b506ca0a5.jpg\& data-rawwidth=\&502\& data-rawheight=\&172\&\u003E\u003Cp\u003E一般来说，变电站的变压器考虑1.3倍的过载能力，变电站只考虑配置同类型的变压器，且系统具备在变压器允许过载时间内使方式调整至变压器不过载。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&a54bdaa9cd2e9e949d58.jpg\& data-rawwidth=\&517\& data-rawheight=\&163\&\u003E\u003Cp\u003E当分区电网的500kV变压器选择单台容量为750MVA，短路电压百分比为12％，主变台数为2~4台时，此分区供电能力约为MW左右，且分区负荷转移能力随着变压器台数的增加呈正比增加。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E采用1000MVA主变时：\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&93f4cf7b934b.jpg\& data-rawwidth=\&549\& data-rawheight=\&161\&\u003E\u003Cimg src=\&953dafc84f400ad4259658.jpg\& data-rawwidth=\&542\& data-rawheight=\&159\&\u003E\u003Cp\u003E因此，当分区500kV变选择短路电压百分比为16％，单台容量1000MVA的主变时：\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E(1) 当变电站主变台数为2~4台时，分区供电能力约为MW左右，且分区负荷转移能力随着变压器台数的增加呈正比增加。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E(2) 从运行角度出发，分区电源容量不宜超过4000MW，否则会因机组提供的短路电流过大，导致分区在只有两台500kV主变的情况下，500kV变电站220kV被迫分母运行，降低了供电可靠性和运行灵活性。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E采用1500MVA主变时：\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&c50dd47acf67.jpg\& data-rawwidth=\&545\& data-rawheight=\&155\&\u003E\u003Cimg src=\&acfc2d98100.jpg\& data-rawwidth=\&542\& data-rawheight=\&148\&\u003E\u003Cp\u003E变压器容量为1500MVA，短路电压百分比取19％，主变配置台数不同时分区内供电能力变化较大，在MW之间，分区内每增加一台主变将增加500～800MW的供电能力；分区负荷转移能力随着变压器台数的增加呈正比增加。可见1500MVA的主变适用于分区负荷较大，地方电厂较小的分区。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E结论：\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E(1) 对于无源分区：\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E对负荷预测值为4000MW以下的分区，可优先考虑用750MVA的变压器，短路电压百分比为12％及以上；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E对负荷预测值为MW的分区，可优先考虑用1000MVA的变压器，短路电压百分比取16％及以上；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E(2) 对于有源分区：\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E变压器的容量不宜选得很大，否则，分区的供电能力将不升反降；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E对负荷预测值为4000MW以下的分区，可优先考虑用750MVA的变压器，短路电压百分比为12％及以上；\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E对负荷预测值为4000MW以上的分区，可优先考虑用1000MVA的变压器，短路电压百分比取16％及以上，尽量控制分区内的电源规模。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E\u003Cb\u003E220kV互联分区电源配置及供电能力\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E为便分析，设分区内500kV变电站配置完全相同，站间距离为100km；750MVA变压器短路电压百分比取12％，1000MVA变压器短路电压百分比取16％，1500MVA变压器短路电压百分比取19％；地方电厂均以50km距离接入互联系统。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E1）短路电流分析\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&e9084ecd8cf4fab75a2b0.jpg\& data-rawwidth=\&738\& data-rawheight=\&228\&\u003E\u003Cp\u003E互联距离为100km时，500kV变电站主变不同配置下，分区间相互提供给220kV母线的短路电流值大都在7kA左右，而短路电流值将随着互联分区间的距离的减少而增加。分区间相互提供给变电站500kV侧母线的短路电流还与主变的短路电压百分比相关，短路电流值相对较小，电磁环网运行对500kV侧的短路容量影响甚微。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E打开分区间的联络线，可以降低互联系统变电站220kV母线的短路电流，而变压器运行方式由并列运行调整为分列运行时也可以降低短路电流。互联分区间的联络线路解环运行亦或主变分列运行对降低220kV母线短路电流与互联分区间的电气距离有关。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&5239f1fdcb6c88ab0153d90.jpg\& data-rawwidth=\&691\& data-rawheight=\&208\&\u003E\u003Cp\u003E经过计算得出，4台变压器并列运行（容量为750~1500MVA），当互联距离为31~38km 时，提供的短路电流值与500kV变电站并列运行调整为分列运行减少的短路电流值相等。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E2）地方电厂接入能力分析\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&5a3a619efca67f3d8b32e.jpg\& data-rawwidth=\&739\& data-rawheight=\&212\&\u003E\u003Cp\u003E随着500kV系统注入短路电流的增加，可接入电厂的机组容量逐渐减少；随着互联系统主变容量的增加，可接入电厂的机组容量逐渐减少。 \u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E由前面的理论知识可知，允许接入电网的最大机组还与变压器短路电压百分比以及互联分区间距离等因素有关，可以得出以下结论：在500kV系统注入电流恒定时，随着变压器短路电压百分比的增加，可接入的地方电厂容量逐渐增加；变压器短路电压百分比保持不变时，可接入电厂的机组容量随着互联分区间距离的增大而增加。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&bca1241a4afcdad501340b.jpg\& data-rawwidth=\&679\& data-rawheight=\&221\&\u003E\u003Cp\u003E可见：500kV系统注入短路电流为55kA时，分区互联后，可接入地方电厂机组容量减少约1000MW左右。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E3）供电能力分析\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E主要考虑形式为“2台-2台”方式运行时的供电能力研究。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&dcd10fafed30cb4e2d887b.jpg\& data-rawwidth=\&514\& data-rawheight=\&152\&\u003E\u003Cp\u003E互联分区适用于无源区域或者地方电厂容量较小的区域，将两个500kＶ供区互联运行可以提高各自的供电可靠性，同时限制了接入地方电厂的能力，但是由于互联运行后500kV主变负载率的提高，综合来看，由表614可知，当500kV系统注入短路电流小于55kA时，互联分区电网的供电能力将大于相应两个独立分区电网的供电能力之和，而大于55kA时则比其小。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E\u003Cb\u003E电网分区规模和分区数量的估算\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cimg src=\&b09d761b6a346fd82c66eb.jpg\& data-rawwidth=\&566\& data-rawheight=\&334\&\u003E\u003Cp\u003E负荷值和500kV变电站个数对220kV分区划分的影响是存在联系并共同起作用的。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cimg src=\&c96f62ea7c132a68add4.jpg\& data-rawwidth=\&594\& data-rawheight=\&150\&\u003E以上。\u003C\u002Fp\u003E&,&updated&:new Date(&T23:38:18.000Z&),&canComment&:false,&commentPermission&:&anyone&,&commentCount&:11,&likeCount&:58,&state&:&published&,&isLiked&:false,&slug&:&&,&isTitleImageFullScreen&:false,&rating&:&none&,&sourceUrl&:&&,&publishedTime&:&T07:38:18+08:00&,&links&:{&comments&:&\u002Fapi\u002Fposts\u002F2Fcomments&},&url&:&\u002Fp\u002F&,&titleImage&:&https:\u002F\u002Fpic1.zhimg.com\u002Fv2-4dcffce87adb7aa1bfde9_r.jpg&,&summary&:&&,&href&:&\u002Fapi\u002Fposts\u002F&,&meta&:{&previous&:null,&next&:null},&snapshotUrl&:&&,&commentsCount&:11,&likesCount&:58},&&:{&title&:&随笔之五-电力系统过电压&,&author&:&yan-tong-70&,&content&:&过电压这块在系统设计中比较重要，特别是500kV电压等级以上设计，但是由于专业性比较强，对其理解也是基于参与工程的过电压专题以及EMTP过电压计算的一个课题，对这块也做一个总结。\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E一、何谓过电压\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E所谓过电压，是指电力系统在特定条件下所出现的超过工作电压的异常电压升高，属于电力系统中的一种电磁扰动现象。电工设备的绝缘长期耐受着工作电压，同时还必须能够承受一定幅度的过电压，这样才能保证电力系统安全可靠地运行。研究各种过电压的起因，预测其幅值，并采取措施加以限制，是确定电力系统绝缘配合的前提，对于电工设备制造和电力系统运行都具有重要意义。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E过电压分两类，外过电压和内过电压。\u003Cu\u003E外过电压又称雷电过电压、大气过电压。由大气中的雷云对地面放电而引起的。内过电压是电力系统内部运行方式发生改变而引起的过电压，分为工频过电压、操作过电压和谐振过电压。\u003C\u002Fu\u003E个人涉及的一般都是内过电压分析，外过电压也会尝试稍作总结。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&6bf2b56ba27e181e9acc0.jpg\& data-rawwidth=\&631\& data-rawheight=\&442\&\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E二、工频过电压\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E工频过电压指系统中由线路空载、不对称接地故障和甩负荷引起的的频率等于工频（50 Hz）或接近工频的过电压。 \u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E主要是三类原因： 1.空载长线路的电容效应；2.不对称短路引起的非故障相电压升高；3.甩负荷引起的工频电压升高。其中1和3经常结合在一起造成过电压。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E实际计算过程中，与线路长短、短路容量、有无并联电抗器、故障前负荷都有关系。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E为何讨论工频过电压？\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E直接影响操作过电压的幅值 \u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E持续时间长的工频电压升高仍可能危及设备的安全运行（油纸绝缘局放、绝缘子污闪、电晕等） \u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E在超高压系统中，为降低电气设备绝缘水平，不但要对工频电压升高的数值予以限制，对持续时间也给予规定（母线侧1.3pu，线路侧1.4pu，时间一般为1min）\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E决定避雷器额定电压（灭弧电压）的重要依据\n（3、6、l0kV系统
工频电压升高可达系统最高运行线电压的1.1倍，称为110％避雷器；35~60kV系统为100％避雷器；110、220kV系统为80％避雷器；330kV及以上系统，分为电站型避雷器（即80％避雷器）及线路型避雷器（即90％避雷器）两种）\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E工频过电压的幅值、持续时间与出现的机率对设备的影响及避雷器的选用应该说是非常重要的，但是现在广泛采用了不带间隙的氧化锌避雷器，由于有一定热容级，选择其额定电压时，工频过电压只是条件之一，不仅决定于工频过电压的幅值、而且决定于其持续时间，\u003Cu\u003E但由于我国这块持续时间与几率比较低（单相重合闸，一般不超过0.5S-1S），所以工频过电压可能已不是选择氧化锌避雷器额定电压的关健条件。所以目前工频过电压的标准主要决定于设备承受能力，断路器切空载线路的性能等。\u003C\u002Fu\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E\u003Cu\u003E\u003Cb\u003E降低工频过电压的措施：\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E1）单机带长线，特别是单机容量相对较小时是造成工频过电压过高的最不利电网条件。一般工程中遇到这种情况会重点校核，并尽量避免这种情况。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E2）经常保持发电机自动电压调节器投入运行，特别是采用快速励磁。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E3）采用单相重合闸并确保继电保护及其选相性能的正确性（这块细化分析故障的话就比较费篇幅，就不展开）\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E4）装设高抗\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E5）采用良导体线(铝合金线、钢芯铝线、铝包钢线)作为架空地线，与钢铰线比，线路零序阻抗减少，从而可以降低工频过电压3%-8%。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E 三、谐振过电压\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E谐振过电压是电力系统中电感、电容等储能元件在某些接线方式下与电源频率发生谐振所造成的过电压。 产生都与电网的运行状态、参数或与带铁心设备的磁回路有关。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E1）超高压线路的平行谐振过电压。\u003C\u002Fb\u003E超高压线路一般装设了并联电抗器后，就要考虑平行谐振可能产生的过电压问题。所谓平行谐振，是指带电的线路部分通过空间电容耦合，对不带电的对地连接有电感(并联电抗器或变压器)的空线部分构成谐振的条件，而在空线上产生过电压。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E这也适用于单回线非全相情况（单相故障时可能出现非全相谐振过电压），而这种情况通常在工程设计中关注较多，一般我国500kV装设并联电抗器的线路都使用单相重合闸，然后在并联电抗器中性点加装小电抗（另一作用是防止潜供电流），当然这需要校核高抗中性点侧的绝缘水平。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E很多国外系统曾在500kV长线路上装设了中性点直接接地的高压并联电抗器，而又采用单相重合闸的情况，不但单相重合闸成功率极低，还发生过因断相引起谐振过电压而损坏设备的事故。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E\u003Cu\u003E中性点小电抗原理：\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fb\u003E如在并联电杭器中性点加小电抗器，小电抗器的电抗值是按单相开后接近完全补偿相间耦合电容的条件决定的，因而其感抗值很大，不构成L,
C串联回路;耦合到断开的空线的电压很低。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E实际工程中平行谐振有判断的简单方法：即空线的并联电抗补偿度(百分比)与所连接电感的X0\u002FX1的比值,这块内容比较多，就不展开了，\u003Cu\u003E主要是引出一个重要结论：就是过补偿也可能引起谐振，应该避免。\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E多回路的谐振和单回路原理差不多，只是情况复杂些。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E2）谐波谐振过电压。\u003C\u002Fb\u003E 也是主要存在于小机带长线情况（令人烦恼的工况），由于这样结构方式的自然谐振频率较低，个别甚至低于工频，有可能因变压器的磁饱和或串补电容产生的谐波与之发生谐振。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E工频过电压迫使变压器饱和，引起谐波，多发生于变压器特性不好，电网电压偏高的情况，这时变压器的励磁电流将大大增加（内含大量谐波电流）。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E下图就是加拿大魁北克735k V电网甩电荷时磁饱和对过电压的影响。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&b8a76f0c10b83e41d6c28b038d64494e.jpg\& data-rawwidth=\&719\& data-rawheight=\&473\&\u003E\u003Cp\u003E可见在工频频率为颊定值60HZ时，变压器饱和降低了过电压。当频率上升到61.8HZ时，发生了5次谐波的谐振，靠近电源端的LEM变电站母线电压达1. 72标么值，比处在空载线路末端的LAV变电所母线电压还高得多。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E3）变压器谐振过电压\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003ECIGRE 曾经分析过此类过电压发生的几种原因：\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E近区故障。线路较长，但仅在距离变压器15km以内的线路处发生故障，特别是与变压器相连只有一回线，近处发生两相或三相故障时比较危险。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E从短路容量大的母线处向短线路一变压器组充电。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E切断变压器励磁涌流。\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E好像国外这种事故有发生（特别是美帝国），但国内好像没有过，也可能是过去有的变压器事故可能是谐振过电压造成，但由于没有从这方面分析，真实原因往往不清。 但是，随着高电压、大容量变压器的发展，国外的事故经验值得吸取。为预防这种事故的措施也值得研究。比如尽可能改善保护变压器的避雷器性能，例如将带间隙的阀型避雷器改为氧化锌避雷器；对高电压、大容量变压器(包括升压和联络两个最高电压级的)尽可能不用分接头（美国所有因谐振过电压而损坏变压器的故障都与调整分接头有关）；设计选型及整定变压器保护时应避免变压器充电励磁涌流而误动等等。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E4）自励磁过电压\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E这点我记忆犹新，曾经某工程我漏算了这一项。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E当发电机组仅带容性负荷，而容性负荷超过发电机的吸收能力时，将发生自励磁，发电机电压将失去控制，而按指数增大。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E自励磁现象的出现，很大程度决定于电网的结构，当相对小容量的机组带相对高电压的空载长线路而又无电抗器补偿时（又是这种情况有木有），\u003Cu\u003E其实在正常运行时，单机带长线的机率是很少的，但是在系统发生故障，特别同时出现甩负荷的情况下.有可能构成最不利的条件而发生自励磁。特别是水电站送出线路，水轮机组时上升的幅度较大。频率上升的结果是减少了容抗，而加大了感抗，所以更易发生自励磁。\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E防止自励磁的措施:\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E防止自励磁是电网设计内容之一。与500 kV电网配合，一般应装设单机容量为500 MW以上的机组，这样一般不易发生自励磁。如果直接接入500kV电网的机组容量过小，更应研究采取措施。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E对可能引起自励磁的线路，装设高压并联电抗器。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E装设反映过电压的继电保护。但在整定过电压倍数及时间时，必须考虑断路器在电压升高时切空载线路的性能。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E四、操作过电压\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E由线路故障、空载线路投切、隔离开关操作空载母线、操作空载变压器或其它原因在系统中引起的相对地或相间瞬态过电压，利用高性能避雷器（也可能是合闸电阻，都有应用区域）可以防止操作过电压。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cu\u003E操作过电压是系统操作和故障时出现,特点是具有随机性,在最不利的情况下过电压倍数较高,330KV及以上超高压系统的绝缘水平取决于操作过电压。 \u003C\u002Fu\u003E有以下情况：\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E切除空载线路时过电压的根源是电弧重燃及线路上的残余电压。（由于SF6断路器所以极少出现）\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E空载线路的合闸过电压是由于在合闸瞬间的暂态过程中,回路发生高频振荡造成的。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E在中性点不接地的电网中发生单相金属接地将引起正常相的电压升高到线电压。如果单相通过间歇燃烧的电弧接地,在系统正常相合故障相都会产生过电压(称电弧接地过电压),其实质是高频振荡的过程。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E切除空载变压器引起的过电压。原因是当变压器空载电流突变时变压器绕组的磁场能量全转化为电场能量对变压器等值电容充电,导致过电压。\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E规程如下：\u003Cimg src=\&6939cbc03dab50a46e3fb6fcb3295840.jpg\& data-rawwidth=\&563\& data-rawheight=\&294\&\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E1）潜供电流与恢复电压\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E潜供电流也是实际工程中涉及较多的一个因素。线路上发生单相接地故障，继电保护通过选相元件只将故障相自线路两侧断开，非故障相仍然继续运行，这时非故障相与断开的故障相之间存在静电（通过相间电容）和电磁（通过相间互感）的联系。使故障点弧光通道中仍有一定数值的电流通过，此电流称为潜供电流。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&19a9f1cf6bf9d07f70f85c.jpg\& data-rawwidth=\&515\& data-rawheight=\&143\&\u003E\u003Cp\u003E单相跳闸后，潜供电流与相间电容、电网电压皆成正比，电压等级愈高或线路愈长，上述分量的潜供电流愈大，并与故障点位置无关。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E 消弧措施：\u003C\u002Fb\u003E故障点能否消弧，除与风速、风向、电弧长度有关外，关键是恢复电压的高低和潜供电流的大小及其与恢复电压问的相位差。如果没有消弧措施，当电流过零熄弧时，恢复电压适为最大值，消弧条件很差。因此对电压等级高而线路又较长的线路需有帮助消弧的措施：\u003Cu\u003E如对500KV中长线路高压并联电抗器中性点加小电抗、短时在线路两侧投入快速单相接地开关等措施；另一方面可采用实测熄弧时间来整定重合闸时间。 \u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E同杆并架线路： \u003C\u002Fb\u003E同杆并架的线路，当有一回发生接地，如构成平行谐振条件，将引起很高的恢复电压，难以消弧。此外，如一回线发生单相接地，两侧故障相断开后的潜供电流，由于同杆线路的电容与电感耦合，使它比单回路的潜供电流有所增加。如同杆并架的两回线换位情况各不相同时，数值还要增大。同样，故障点的恢复电压也由于有了同杆线路的耗合而增大。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E目前的关键问题是要研究多长距离的线路，可以不采取上述的小电抗消弧措施。这样是所有项目过电压分析专题报告里面需要论证的。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cu\u003EBPA计算结论是：对采用断电时间为35-40周波(0.58-0.67s)的单相重合闸，可以不采取消弧措施(如并联电抗器补偿或快速接地开关)的500kV线路长度为100km，这也是平时我们计算的一个大概依据，但是实际值比这要高一些。\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E国外也有采用短时在线路两侧投入快速单相接地开关作为解决消弧的措施。如果考虑同杆双回线的异名相故降，也只有快速接地开关能有效地解决问题。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E2）空载线路合闸（其他如切空线、切空变、解列不赘述）\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E线路采用三相重合闸时，会出现在空线合闸前，线路上有与残余电荷相应的残余电压U ,重合时若电源电压与U相位相反，则可能出现3倍多的更高的过电压。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E这块主要是牵涉到是否选择合闸电阻（或是沿线避雷器），合闸电阻作用是断路器在断开时在主触头合上前先退出，在合闸时合闸电阻先投入，当主触头合上时被短接退出，这样做可以防止操作过电压。合闸电阻是否需要也是电网项目过电压分析报告中的重要一条。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cu\u003E线路断路器装合闸电阻是限制合空载线路过电压的有效措施，与避雷器相比，优点在于限制过电压效果明显且沿线均衡。但是，合闸电阻及其运动的机构，比较容易发生故障，对于不装合闸电阻时合空线相地过电压仍在允许范围之内的线路，其断路器可以不装合闸电阻，其安全性可能更高，而且也节省投资和维修费用\u003C\u002Fu\u003E；对于投切变压器的断路器，因为此类过电压一般均小于2.0p.u.，断路器没有必要装合闸电阻，行业标准也没有要求。对绝缘不构成威胁况且变压器旁边都有MOA保护，可以进一步限制过电压。所以变电所投切变压器的500kV断路器可以不装合闸电阻。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E限制操作过电压的措施有:1.选用灭弧能力强的高压断路器。2.提高断路器动作的同期性。3.断路器合闸电阻。4.采用性能较好的避雷器。5.电网中性点接地运行。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E五、外过电压\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E分直击雷过电压和感应雷过电压两种。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E直击雷过电压是雷闪直接击中电工设备导电部分时所出现的过电压。雷闪击中带电的导体，如架空输电线路导线，称为直接雷击。雷闪击中正常情况下处于接地状态的导体，如输电线路铁塔，使其电流互感器过电压保护器电位升高以后又对带电的导体放电称为反击。直击雷过电压幅值可达上百万伏，会破坏电工设施绝缘，引起短路接地故障。感应雷过电压是雷闪击中电工设备附近地面，在放电过程中由于空间电磁场的急剧变化而使未直接遭受雷击的电工设备（包括二次设备、通信设备）上感应出的过电压。因此，架空输电线路需架设避雷线和接地装置等进行防护。通常用线路耐雷水平和雷击跳闸率表示输电线路的防雷能力。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&2f3f0d2f55b9ca3a121b62.jpg\& data-rawwidth=\&700\& data-rawheight=\&499\&\u003E\u003Cp\u003E这块只是听过别人的汇报材料，自己没什么见解。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E六、直流输电过电压\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E直流输电的容量往往接近于所连接的交流系统的短路容量，此时工频过电压将是交直流系统相互影响中的重要问题之一。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E当直流输电系统故障(直流闭锁、全停)或交流系统故障后而直流输电不能迅速起时，换流阀不能消耗无功功率，多余的无功功率将引起工频动态过电压，交流系统的短路容量或SCR愈小，产生的过电压值将愈高。葛洲坝-南桥直流输电容量为1200MW，相对于两侧的交流短路容量较低，因而葛洲坝与南桥侧的工频动态过电压分别不超过1.15标么值及1.125标么值。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E为了限制直流输电工频过电压，保持电压稳定，有以下措施：\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E1）装设调相机\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E巴西的负荷中心(圣诺克)为了接收伊泰普水电站直流输电送来的电力，由于受端交流侧短路容量与之相比较弱，所以装设了1台300Mvar的调相机，既可提高受端的短路比，又可提供换流所需无功功率。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E2）静止补偿器\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E例如联络英法的2000M W直流输电系统，在英国侧接入400kV电网处的正常最小短路容量为6000MVA，故障时将引起工频过电压达1.4标么值，为此，装设了2组±150 Mvar静止补偿器，主要目的是事故时吸收无功。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E3）建设新线路提高交流侧的短路容量\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E除了工频过电压之外，直流系统里面，自励磁和谐波谐振过电压也可能存在，具体判别原理和交流系统类似。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E七、EHV工程内过电压分析报告\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cimg src=\&9dc0ddd1bf63fa.jpg\& data-rawwidth=\&408\& data-rawheight=\&504\&\u003E标准的分析报告里都必须包含这些内容，基本都在前面提到过。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E还有几点实际工程中比较关注的，这个模板因为工程实际情况而没有反映，如下：\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E1）中性点小电抗器参数选择\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E小电抗值最佳值按线路运行潜供电流和恢复电压最小，并兼顾中性点工频过电压不要太高的原则选择。举例说明如下。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E高抗中性点和小电抗绝缘水平及中性点MOA校核\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cimg src=\&3ffb0dfcdbc.jpg\& data-rawwidth=\&586\& data-rawheight=\&123\&\u003E\u003Cp\u003E表 中汇总了相关站点的高抗中性点小电抗的工频过及操作过电压计算结果。供高抗中性点和小电抗绝缘水平及中性点MOA校核。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E变电站A－变电站B线路高抗小电抗取最佳值400Ω时，最高工频过电压为53.98kV，因此中性点小电抗避雷器额定电压选96kV, 标称放电电流5kA电站型避雷器，变电站C－变电站D线路原高抗小电抗最高工频过电压为82.56kV，因此若原中性点小电抗避雷器额定电压为96kV, 标称放电电流5kA或1.5kA电站型避雷器，则可继续使用。计算操作过电压时，各条线路均装有上述避雷器。由于中性点避雷器在操作过电压下能耗很小，其计算结果不在表中列出。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E由表中的工频过及操作过电压计算结果，变电站A－变电站B线路高抗中性点及中性点小电抗的工频短时耐受电压为140kV（1min），雷电冲击耐受电压为325kV，操作冲击耐受电压为269kV（相当于66kV电压等级）。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E变电站C－变电站D线路原高抗中性点及中性点小电抗的工频短时耐受电压为 140kV （1min），雷电冲击耐受电压为325kV，因此满足本工程要求。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E所研究线路的高抗中性点及中性点小电抗工频过电压的最小安全系数（绝缘配合系数）为1.69，操作冲击的最小安全系数为1.49，满足GB\u002FT311.2所要求的内绝缘安全系数1.15要求。避雷器的额定电压也高于最大工频过电压，避雷器的运行是安全的。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E小电抗容量校核\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cimg src=\&3fe2da20c9fe2e0b864db83c930ea559.jpg\& data-rawwidth=\&681\& data-rawheight=\&134\&\u003E\u003Cp\u003E根据前表中高抗中性点最大工频过电压，计算流过小电抗短时最大工频电流。这些短时最大工频电流持续时间＜1s，偏严考虑，以这些值作为10s最大电流I10 ，选持续工作电流Ic=I10\u002F10。计算的小电抗持续工作电流及容量见此表 ，可供小电抗容量校核。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E变电站A－变电站B变电站A侧高抗中性点小电抗容量选为79kVAR，变电站C－变电站D线路小电抗选为容量100kVAR，原小电抗容量为540kVAR，因此可继续使用。实际上最大工频电流持续时间小于0.5s，原小电抗持续工作电流选为30A，远大于计算值，因此可继续使用。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cb\u003E2）过补偿线路断路器电流零偏现象\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E对于有高抗补偿的线路的合闸操作，尤其是过补偿线路，由于高压电抗器的磁通在合闸瞬间保持不变，电抗器电流产生直流偏移，导致线路断路器合闸时的电流发生严重零偏现象。若此时分闸，500kV断路器的开断时间一般小于18ms，在开断时间内若开断的电流无过零点，可能会导致开断失败，而较长时间燃烧的电弧会烧毁灭弧室，危害性较大，这点实际工程中需要重视。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E3）接地开关选择\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E同塔双回线路存在这部分内容，当同塔双回线路一回运行，另一回线路停电检修时，运行线路对停电检修线路的静电和电磁感应决定了另一回线路接地刀闸参数的选择。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E即计算出单回线路首末接地隔离开关在不同状态下的最大容性电压；最大感性电流；最大感性电压和最大容性电流，然后根据根据DL\u002FT 486-2000的规定：额定电压550kV 的A类接地开关开、合感应电流的额定参数为额定感性电流80A；额定感性电压2.0kV ；额定容性电流1.6A；额定容性电压8.0 kV。额定电压550kV的B类接地开关开、合感应电流的额定参数为额定感性电流200A；额定感性电压25kV；额定容性电流50A；额定容性电压50 kV，从而进行选择。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E至于其他一些内容，对于过电压其实也很重要，比如氧化锌避雷器设备参数、EMTP 过电压计算，限于篇幅就不写了，过电压这块总结就这么多，自己也很有收获。\u003C\u002Fp\u003E&,&updated&:new Date(&T10:26:31.000Z&),&canComment&:false,&commentPermission&:&anyone&,&commentCount&:13,&likeCount&:43,&state&:&published&,&isLiked&:false,&slug&:&&,&isTitleImageFullScreen&:false,&rating&:&none&,&sourceUrl&:&&,&publishedTime&:&T18:26:31+08:00&,&links&:{&comments&:&\u002Fapi\u002Fposts\u002F2Fcomments&},&url&:&\u002Fp\u002F&,&titleImage&:&https:\u002F\u002Fpic3.zhimg.com\u002Fv2-4beaa0700c7cffbc069e05_r.jpg&,&summary&:&&,&href&:&\u002Fapi\u002Fposts\u002F&,&meta&:{&previous&:null,&next&:null},&snapshotUrl&:&&,&commentsCount&:13,&likesCount&:43},&&:{&title&:&随笔之六-电网无功补偿和电压调节&,&author&:&yan-tong-70&,&content&:&无功对于电网系统设计来说，肯定是非常非常重要的了，这块其实内容很多，就做一个简单的梳理总结，有一些工程实践中的认识，希望可以互相印证。\u003Cp\u003E无功对应电压，有功对应频率，应该是一个比较普遍大概的认识，当然没错。所以无功补偿和电压调节是密不可分的，也是调度考核的重要指标。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E一、无功补偿概述和原则\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cbr\u003E无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E电力系统的无功补偿与无功平衡是保证电压质量的基本条件， 首先是一些重要原则当然很多是国网的原则，虽说要摆脱国网思路束缚，但是有些好东西还是要保留。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E分层分区补偿原则：\u003C\u002Fb\u003E 有鉴于经较大阻抗传输无功功率所产生的很大无功功率损耗和相应的有功功率损耗，电网无功功率的补偿安排宜实行分层分区和就地平衡的原则。所谓的分层安排，是指作为主要有功功率大容量传输即220--500 kV电网，宜力求保持各电压层间的无功功率平衡，尽可能使这些层间的无功功率串动极小，以减少通过电网变压器传输无功功率时的大量消耗；而所谓分区安排、是指110k V及以下的供电网，宜于实现无功功率的分区和就地平衡。\u003Cbr\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E电压合格标准：\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E500kV母线：正常运行方式时，最高运行电压不得超过系统额定电压的+10%；最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压调节。 \u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E发电厂和500kV变电所的220kV母线：正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压0～+10%；事故运行方式时为系统额定电压的的-5%～+10%。\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E发电厂和220kV变电所的110kV～35kV母线：正常运行方式时，电压允许偏差为相应系统额定电压-3%～+7%；事故后为系统额定电压的的±10%。\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E带地区供电负荷的变电站和发电厂(直属)的10（6）kV母线：正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0～+7%。 \u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E无功补偿配置原则：\u003C\u002Fb\u003E各电压等级变电站无功补偿装置的分组容量选择，应根据计算确定，最大单组无功补偿装置投切引起所在母线电压变化不宜超过电压额定值的 2.5%,并满足主变最大负荷时，功率因数不低于0.95。\u003Cbr\u003E\u003Cimg src=\&2b9d5e9748cea03049ec.jpg\& data-rawwidth=\&625\& data-rawheight=\&324\&\u003E\u003Cu\u003E以上只是大概的比例估计，具体工程的变电站的无功配置是需要通过计算的，计算分不同运行方式（针对容性和感性），无功计算一般是有无功交换的整个区域一起计算 ，主要与区域负荷、电厂和外部无功输入、区域内变电站进出线充电功率有关。\u003C\u002Fu\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E无功不足应采取的措施：\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E要求各类用户将负荷的功率因数提高到现行规程规定的数值。 \u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E挖掘系统的无功潜力。例如将系统中暂时闲置的发电机改作调相机运行；动员用户的同步电动机过励磁运行等。 \u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E根据无功平衡的需要，增添必要的无功补偿容量，并按无功功率就地平衡的原则进行补偿容量的分配。小容量的、分散的无功补偿可采用静电容电器；大容量的、配置在系统中枢点的无功补偿则宜采用同步调相机或静止补偿器。\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cu\u003E\u003Cb\u003E电压中枢点：\u003C\u002Fb\u003E指那些能够反映和控制整个系统电压水平的节点（母线）。\u003C\u002Fu\u003E\u003Cbr\u003E中枢点的无功电压控制至关重要，一般根据实际情况选择以下作为中枢点：（1）大型发电厂的高压母线；（2）枢纽变电所的二次母线； （3）有大量地方性负荷的发电厂母线。\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E二、无功补偿来源和电压调节设备\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E1）同步发电机：\u003C\u002Fb\u003E同步发电机是电力系统中最重要的无功补偿设备。往往依照不同系统条件和不同的安装位置，根据需要选择不同的发电机额定功率因数。\u003Cu\u003E位于负荷中心附近的发电机组，宜于有较大的送出无功功率的能力，可以供应正常负荷的部分无功功率需求外，还可以在正常时保留一部分作为事故紧急储备，非常重要。\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E至于送端电厂的发电机组，特别是远方电厂，由于无功功率不宜远送的规律，它发出的无功功率主要用以补偿配出线路在重负荷期间的部分无功功率损耗，实现超高压网无功功率的分层平衡。功率因数一般都较高。例如，巴西伊泰普水电.站中，有9台765MW的机组接在交流侧，经900k m ,765kV交流线路到受端，机组的额定功率因数选为0. 95，另9台7机通过直流线路到受端，其额定功率因数选为 0. 85 ,因为前者只需要补偿线路，后者还需要补偿换流站的无功（换流站的无功需求相当大）。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E反过来说，接到超高压电网特别是位于远方的发电机组需要具有适当的进相运行能力（吸收无功），使能在系统低负荷期间，吸收配出的超高压线路的部分多余无功功率，以保持电厂送电电压不超标。这点在工程实践中往往是一个后备方案，即机组的进相运行来调整电压。我国一般现在机组都会做进相运行试验。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E2）输电线路：\u003C\u002Fb\u003E输电线路既能产生无功功率(由于分布电容)又消耗无功功率(由于串联阻抗)。当沿线路传送某一固定有功功率，线路上的这两种无功功率适能相互平衡时，这个有功功率，叫做线路的“自然功率”。这点应该是较为基本的认识，所以有功潮流大的线路，无功消耗也大，自然产生较少无功；空载线路也最容易贡献无功，从而抬升电压。尤其是500kV层面小负荷方式下容易无功剩余。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&afca8e6f7cbb.jpg\& data-rawwidth=\&804\& data-rawheight=\&206\&\u003E\u003Cp\u003E\u003Cimg src=\&07c29edf36354cab0bd5f726.jpg\& data-rawwidth=\&664\& data-rawheight=\&311\&\u003E\u003Cb\u003E3）变压器：\u003C\u002Fb\u003E变压器是消耗无功功率的设备。除空载无功损耗外，当传输功率时，又通过串联阻抗产生无功损耗。依前所述理由，通过变压器传送大量的无功功率在运行中应当是力求避免的，当变压器短路阻抗大时更当如此。通过变压器传送功率产生的电压降，可以适当选择变压器的电压抽头予以补偿。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E电压器主要分为三类：供电变压器、电厂升压变、电网联络变。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E\u003Cb\u003E供电变压器：\u003C\u002Fb\u003E不但向负荷提供有功功率，也往往同时提供无功功率，而且一般短路阻抗也较大。对于直接向负荷中心供电的变压器，宜于配置带负荷调压分接头，在实现无功功率分区就地平衡的前提下，随着地区负荷的增减变化，配合地区无功补偿设备并联电容器及低压电抗器的投切，以随时保证对用户的供电电压质量，这点国网电力系统导则中有规定。\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E
对这类变压器是否要采用随电压而自动调压分接头，国际上并无统一做法。因为变压器自动调压的作用不总是积极的，如果在系统无功功率缺倾很大的时候，也一定要保持负荷的电压水平而调整电压分接头，势必将无功功率缺额全部转嫁到主电网，从而可能引起重大系统事故。如19 78年12月19日法国大停电事故，日的瑞典大停电事故和日日本东京系统大停电事故的起因，都直接与供电变压器自动调电压分接头有关。本质上原因在于这只是一种间接手段，但不能改变系统的无功需求平衡状态。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E\u003Cb\u003E发电机升压变：\u003C\u002Fb\u003E这一类变压器是否配电压分接头和是否带负荷调节电压分接头，没有定论，发电机本身已经是很方便的无功调节设备，在升压变压器上配电压分接头似乎并没有什么特殊必要。当然，各个系统有各自的传统习惯和做法。\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E\u003Cb\u003E主网联络变压器：\u003C\u002Fb\u003E这一类变压器的特点是容量大，如500 \u002F220\u002F35主变。在研究这一类变压器是否应当装设带负荷调节的电压分接头时，有两个特点值得考虑，第一，无功功率补偿和调节能力的分层平衡，决定了作分连接两大主电网的联络变压器，原则上不应承担层间交换大量无功功率的任务，而单纯因有功负荷变化所造成的电压变化则较小，第二，一般地说，因为连接的是主电网，每一侧到变压器母线的短路电流水平都相当高，都将远大于变压器本身的容量，调节变压器的电压分接头已经失去了可以有效调节母线电压的作用。1982年国际大电网会议变压器委员会提出过一份报告，特别指出了有了带负荷调节电压分接头，不仅它本身不可靠，同时还增加了变压器整体设计的复杂性。当然这也不是绝对的，也需要视具体情况而定。\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cb\u003E4）并联电容器：\u003C\u002Fb\u003E并联电容器早已广泛地用于较低电压的供配电网和用户，又称低容，用于补充无功。最大特点是价格便宜而又易于安装维护。国际上，各大电力系统都是逐年不断地大且增加采用并联电容器，大多数是为了控制负荷功率因数，也有一些接到主变压器三次侧作为无功补偿调节的手段。\u003Cu\u003E并联电容器的性能缺陷是，它的输出功率随母线电压降低而成平方地降低，这在电压低的情况下将可能导致恶性循环。\u003C\u002Fu\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E5）并联电杭器：\u003C\u002Fb\u003E并联电抗器是吸收无功功率的设备。500kV线路直接接到线路上，称为高抗，之前过电压部分已经提到过它的作用（限制工频和操作过电压，避免自励磁、与中性点小电抗相配合，可以帮助超高压长距离线路在单相重合闸过程中易于消弧，从而保证单相重合闸成功）；220kV线路一般装在变压器绕组三次侧，为低抗。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E6）串联电容器：\u003C\u002Fb\u003E 又称串补，用于补偿线路的部分串联阻抗，从而降低输送功率时的无功损耗，因而也是一种无功补偿设备。但串联电容更是电力系统经远距离输电时比较普遍采用的提高系统稳定和送电能力的重要手段。南网运用相当多。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cimg src=\&a5cc56a972.jpg\& data-rawwidth=\&466\& data-rawheight=\&543\&\u003E串联电容器提升的末端电压的数值\u003Ci\u003EQX\u003C\u002Fi\u003E\u003Ci\u003EC\u003C\u002Fi\u003E\u003Ci\u003E\u002FV\u003C\u002Fi\u003E(即调压效果)随无功负荷增大而增大、无功负荷的减小而减小，恰与调压的要求一致。这是串联电容器调压的一个显著优点。但对负荷功率因数高(cosφ&0.95)或导线截面小的线路，由于\u003Ci\u003EPR\u002FV\u003C\u002Fi\u003E分量的比重大，串联补偿的调压效果就很小。\u003Cp\u003E在高压系统中采用串联补偿，也有一些困难。一是补偿站本身的复杂性，要求能在故障切除后即时再投入串联电容和对串联电容器本身的保护。近年来开发的氧化锌非线性电阻保护系统，有助于解决这方面的困难，其次是增加了继电保护的困难，传统的距离保护用在串联补偿线路上遇到一些特殊的问题;第三，要解决汽轮发电机组配出串联补偿线路可能产生的次同步谐振问题（这块是一个独立课题，出现过不少事故）。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E7）同步调相机：\u003C\u002Fb\u003E同步调相机是最早采用的一种无功补偿设备，现在基本不采用。但为了适应电网稳定以及直流输电的需要，在一些情况下仍然具有它的特定作用。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E8）静止补偿器SVC: \u003C\u002Fb\u003E静止补偿器有电力电容器和可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，根据调压需要，通过可调电抗器吸收电容器组中的无功功率，来调节静止补偿其输出的无功功率的大小和方向。\u003Cu\u003E静止补偿器能快速平滑的调节无功功率，以满足无功补偿装置的要求。这样就克服了电容器作为无功补偿装置只能做电源不能作负荷且不能连续调节的缺点。\u003C\u002Fu\u003E\u003Cu\u003E但其也不适用于一个受端系统很弱的电网中，因为其容量将随母线电压下降而成平方地降低。\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E从本质上来说静止补偿器主要是一种反应迅速的无功功率调节手段。和同步调相机比较，虽然造价相当，但静止补偿器的调节远为快速，’这是一个突出的优点。而为了能发挥它在需要时的无功功率快速调节能力，至于因正常负荷变动引起的电压变化，过程比较缓慢，用一般的便宜得多的电容器与电抗器投切等，完全可以满足要求，没有必要选用这种高性能的设备。所以一般用于负荷冲击大的节点、电压枢纽节点、功率容易波动的联络线两侧以及事故紧急备用节点。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cu\u003E至于更为先进的TCSC、STATCOM等设备放在以后的柔性电力系统里面提及。\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E三、系统无功设计\u003C\u002Fb\u003E\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E1) 系统各点允许的最高长期运行电压，受接入电力设备绝缘水平和变压器饱和的限 制。例如在我国，规定500kV电网的最高长期运行电压为550kV，变压器的最高运行电压不得超过相应电压分接头额定值的105%等。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E2）系统各点的最低运行电压，决定于电力系统稳定运行需要和变压器带负荷电压分接头的调正范围的要求，对于发电厂，还受厂用电要求的制约。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E3）国外大多数电力系统考虑，允许的电压波动范围都在额定值的±5%-±10%的范围（正常和N-1方式）\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E在设计电力系统的无功功率时，还需要考虑如下的一些基本要素：\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E不使超高压长距离线路的甩负荷过电压超过一定允许值(稳态工频过电压值）\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E保证电网的送电稳定性。这是对电网最低电压水平的限制。为了在各种可能的正常运行和规定事件后的电网运行方式下，保持运行中的所有输电线路都有一定的稳定裕度因而要求各枢纽变电所电压能保持高于一定的最低水平。事故一般考虑N-1，也有的考虑严重些N-2。世界上发生了不止一次因电压问题引起的系统大事故，这点会在以后电网大停电部分提及，电力系统稳定部分也会涉及。\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E直流输电的需要。直流输电的换流装置无论以整流器方式或逆变器方式运行时，都将从交流侧吸收无功功率，\u003Cu\u003E这一部分无功需求相当大，也是直流输电系统需要重点考虑的内容。\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E解放发电机和同步调相机的无功功率能力，使之留作事件后的紧急补偿需要。如并联电容器作为正常时的无功功率补偿，完成正常运行时校正电压的任务，而把发电机之类的旋转无功容量空出来作为事故备用。这也是国外系统的一种普遍做法。\u003C\u002Fli\u003E\u003Cbr\u003E对于无功功率的事故紧急备用问题，可以和电网有功功率的备用情况作比较。在有功功率的安排上，必须留有足够的调峰容量、调频容量、运行备用容量以及当发生大功率缺口时的按频率降低自动减负荷。电网的无功功率安排，客观上也完全有同样类似的要求，但却一直不如有功功率那样明确。\u003Cu\u003E就电网特性而论，两者最大的不同在于: 对于频率，是全网一致，电网中任一点的有功电源和有功负荷的增减对电网频率变化都起到基本同样的影响; 而对于电压，则是区域性乃至逐点式的，各点的无功电源和无功负荷对电压变化的影响，主要是就地的，因而必须分层分区安排和调节，使无功电源与无功负荷基本逐点对应。所以当着电网发生了大的无功功率缺额的时候，在现实生活中却很难按照处理有功功率缺额相类似的原则去处理。\u003C\u002Fu\u003E所以这就导致实际生产中，发生较大事故时无功电压调节相当困难，导致电压崩溃等严重后果。\u003Cbr\u003E\u003Cli\u003E对于高压电网，需要制订专门的无功功率规划，除了主要由地区电厂供应地区负荷的小系统外，一般都需要在全系统的基础上进行无功功率补偿设备的协调配置。许多系统的做法，首先是按系统峰负荷时运行方式，决定配置无功功率的补偿容量; 然后按系统低谷负荷时的运行方式进行校核，决定线路充电功率的吸收容量及其实现手段。\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cu\u003E无功功率补偿的设计，一般需要研究两大类系统结构情况下的三种运行方式。两大 类系统结构：正常和N-1；三种运行方式：大负荷，小负荷，潮流倒送方式。\u003C\u002Fu\u003E\u003Cp\u003E系统无功设计时，还有一些细节问题：\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E500kV双回线在运行中突然断开一回，其后果是原来由断开那回线传输的有功功率将立即转移到保留在运行中的一回线上来。由于保留在运行中的那回线的电流突然增大，线路的无功损耗将成平方地增大。同时还失去了原来一回线的充电功率，这个缺额不小而且必须由两侧系统立即提供补偿。瑞典日的大停电事故就是由于主输电线路跳闸，受端无功补偿能力不足引发的。\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E在运行的电网中，为了解决这类问题，可以采取连切部分送端机组，或在条件合适的情况下连切部分受端负荷，以减少通过保留运行线路中的传输电力，以保持事件后系统的稳定运行。但是这种后备措施，应当留给生产运行系统，以应付实际可能出现的比设计系统时选取的更为严重的情况下的事件。\u003Cbr\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E高低压电磁环网运行中高压线路突然因故断开。例如500kv与220kV线路或220 kV与110kV线路并行运行。在我国，这种情况都发生在新出现高一级电压电网的初期，在这样的并联环网上传输有功功率，大部分将通过高压网一边的线路。如果传输的有功功率较大，当环网中高压线路因故障断开后，通过并联低压线路传送的电力，将立即增大到远远大于它的自然功率，其后果，或者立即引起同步运行稳定性破坏，或者受端系统电压崩溃，或者因超过线路的热容量功率而烧断线路。这些事故，在我国的运行电网中，都分别不止一次的发生过，是严重的事故后运行情况。所以这种高低压电磁环网设计时必须避免。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E是否要利用500kV线路的充电功率。一般来说不会利用，在轻负荷情况下，无论采用高压并联电抗器或是采用低压并联电抗器，总需要恰当地予以补偿。对比电网出现低电压的情况，对于生产运行系统说来，如果没有设备条件，电网出现高电压会成为一种不可控的严重现象。长期不可控的高电压，会给电力设备的安全运行带来很大的威胁。\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E
线路高压电抗器的补偿容量，可以考虑选择为线路充电容量的70%左右，长线路可在线路两端各设一组，中短线路可只在线路一侧装设。这样，当线路传送功率为自然功率的55%左右，线路本身的无功功率适相平衡，而当偏离此值时，两侧系统只需提供不大的无功补偿功率。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E四、运行系统的电压调节\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E运行系统对电压的控制，是安排和充分利用电网中的无功功率补偿容最和调节能力， 随时保持正常运行情祝下和事故情况后电网中各枢纽点电压值不超过规定限颊，并保证电力系统的安全稳定运行。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E主要的调压设备：发电机、变压器和其它无功补偿设备（如并联电容器\u002F电抗器和SVC等）、直流输电系统。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E调压的主要手段：1）调节发电机的端电压，2）调节变压器的分接头，3）调节无功补偿设备的无功投切容量，4）发电机、变压器与无功补偿设备的组合调压。 \u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E调压的空间范围：单个发电厂变电站的VQC控制，多个厂站的AVC控制，全局的综合无功协调三级控制。 \u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E调压的时间范围：单个时段（单一负荷水平）的静态控制、多个时段（多种负荷水平的动态控制）。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003C\u002Ful\u003E\u003Cbr\u003E\u003Cp\u003E\u003Cu\u003E其中有一点，无功优化的研究很多，文章很多，但在实际工程中却基本没有应用，既有操作问题，又有若干尚待明确的调节原则问题。例如，当运行条件变化，要维持系统的无功优化，根据电网无功功率与电压分布的特点，势必要求全系统各点的各种无功功率调节手段与电压调节手段频繁动作，而如果没有高度发达的电力通信网络和自动化条件，实际上就办不到。又例如，和频率调节不一样，无功功率的调节和压调节不可能完全依靠同步机和静止补偿器，因而无法做到均匀细调;由于不可能建立全网电压标准，只能以就地侧量电压为依据，这些累计的测量误差势必给优化带来影响，如此等等。\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E比较现实的做法是，在留足事故紧急备用的前提下，尽可能使系统中的各点电压运行于允许的高水平，不但有利于系统的运行稳定性，也可获得接近于优化的经济效益 。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E在一些国家的电力系统中还配置了二次电压调节系统处理电压问题。在电网中实现了无功功率及电压的区域性集中控制，如法国电网，很有代表和借鉴意义。\u003Cu\u003E在法国系统中，共有三个控制层(一次、二次及三次)。一般地说，电压的快速无规则变化均由系统电厂机组的“一次作用”进行补偿。这种一次作用要求快速(反应时间数秒)，因而必须自动。主要由机组的励磁调节实现，其次靠400\u002F225 kV变压器的自动电压分接头。为了处理电压的慢变化，由“二次”与“三次”控制作用建立系统的新状态，二次控制所管理的是在一地区内可资利用的动态无功功率，其反应时间约为3-5min，目前，三次控制为手动。从而取得全系统各点电压的全面协调。\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cu\u003E运行实践确认了二次\u003C\u002Fu\u003E\u003Cu\u003E\u003Cu\u003E\u003Cu\u003E\u003Cu\u003E\u003Cu\u003E控制的优点，即在正常情况下电压得到了较好控制。这其实也引申出一个研究方向，就是无功电压的控制方式（分散控制、集中控制、协调控制）\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E\u003Cu\u003E至于重要的电压稳定问题，将在电力系统稳定部分和大停电部分总结。\u003C\u002Fu\u003E\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E无功和电压部分就总结这么多，其实工程实践中涉及无功的方面非常多，非常值得重视，感觉没有写出所有想说的，以后想起了会补充，确实是系统设计的重点内容。\u003C\u002Fp\u003E&,&updated&:new Date(&T23:51:35.000Z&),&canComment&:false,&commentPermission&:&anyone&,&commentCount&:13,&likeCount&:142,&state&:&published&,&isLiked&:false,&slug&:&&,&isTitleImageFullScreen&:false,&rating&:&none&,&sourceUrl&:&&,&publishedTime&:&T07:51:35+08:00&,&links&:{&comments&:&\u002Fapi\u002Fposts\u002F2Fcomments&},&url&:&\u002Fp\u002F&,&titleImage&:&https:\u002F\u002Fpic1.zhimg.com\u002Fv2-08fd7eb651ec1cfc32dec70_r.jpg&,&summary&:&&,&href&:&\u002Fapi\u002Fposts\u002F&,&meta&:{&previous&:null,&next&:null},&snapshotUrl&:&&,&commentsCount&:13,&likesCount&:142},&&:{&title&:&随笔之七-电力系统稳定&,&author&:&yan-tong-70&,&content&:&说到稳定这块，其实很不好写，内容太多，光一个暂态稳定就牵涉不少东西，而且简单的写些浅显的常识也没什么意义。具体关于系统稳定的工程也做过不少，一直也没有系统的总结下，所以尽量写全，并考虑一定深度，希望可以写清楚。（稳定计算理论条件、计算方法什么的尽量简化）\u003Cp\u003E\u003Cb\u003E一、电力系统稳定概述和分类\u003C\u002Fb\u003E\u003C\u002Fp\u003E稳定的分类其实至今为止都没有一定统一的定论，欧洲和美洲很多都不一样，有传统的分类也有现在的分类。姑且按我自己的想法梳理。\u003Cp\u003E电力系统稳定分为三个电量的稳定：电压稳定、频率稳定、功角稳定。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E功角的稳定又分为三种：静态稳定、暂态稳定和动态稳定。\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E其中，静态稳定是系统受到小扰动后系统的稳定性；暂态稳定是大扰动后系统在随后的1－2个周波的稳定性；动态稳定是小扰动后或者是大扰动1－2周波后的，并且采取技术措施后的稳定性 。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fp\u003E\u003Cp\u003E上述三个稳定性概念，采用一个碗中放置一个球，用这个球在受到外部作用后是否回到原来的位置来比喻说明：\u003C\u002Fp\u003E\u003Cul\u003E\u003Cli\u003E一个碗中放一个球，当这个球受到外部的一个小力量，它就偏离原来位置，如果这个碗高度很矮，矮的像一个盘子，这个球就有可能从碗中掉下来，我们就说这个系统静态稳定不足。事实上，电力系统的小扰动不断在发生，碗中的球也就在碗底不断的在滚动，碗的高度越高，这个系统的静态稳定极限就越大，系统也就越稳定。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E当碗中的球受到一个大的外部力量，这个球能否还在碗中就是系统的暂态稳定问题。提高系统暂态稳定的最主要措施就是快速的继电保护。继保的作用就相当于减少这个外部力量的作用时间，继保越快，外力的作用时间就越短，这个球就不会一下子掉下来。而自动电压调节器此时作用相当于自动改变这个碗的坡度，当这个球上升时增加坡度，当下降时就减少这个坡度，使这个球在碗中滚动幅度迅速减小。\u003Cbr\u003E\u003C\u002Fli\u003E\u003Cli\u003E如果这个碗和球之间的摩擦很小，这个球受到扰动后在碗中来回滚动时间就很长，特别是，如果这个扰动的外力不断的来回施加，就比如我们不断的荡秋千，这个球就永远不停的来回滚动甚至掉下来，我们就说这个