[发明专利]一种特高压输电线路高抗补偿方法

摘要

本发明涉及交流特高压输变电工程及设计领域，尤其涉及一种典型特高压输电线路高抗补偿方法，具体是一种交流特高压输电线路高抗补偿方法。包括：建立系统的基于PSCAD电磁暂态仿真模型；确定长度为l特高压输电线路的充电无功总量Qc和高抗补偿量Qg1；依据线路高抗补偿的一般原则，综合考虑特高压线路空载电容效应产生工频过电压，线路在满负荷情况下甩负荷产生的工频过电压，低压侧单相接地故障产生工频过电压的抑制的需求，最终确定特高压输电线路送端网侧并联高抗的容量Qg25和受端网侧并联高抗的容量Qg15布置特高压输电线路的并联高压电抗器。本发明同时兼顾系统稳态调压特性，以使电网的潮流和特高压输电线路电压稳定控制在更加合理范围之内。

主权项

1.一种特高压输电线路高抗补偿方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：建立系统的基于PSCAD电磁暂态仿真模型：收集系统参数，包含同步电机、输电线路、主变压器、串联补偿、低压电抗器补偿、低压电容器补偿、500kV联网工程线路、500kV变压器、断面负荷参数；步骤2：基于电磁暂态建模方法，建立特高压输变电线路的分布式模型、主变压器和特高压联网工程模型和区域电网电源和负荷的等值模型；确定联络线的充电无功总量Qc；特高压输电线路沿线电压和电流的无损长线路方程为：式中：为波阻抗；为相位常数；x为离受端的距离，x₀为单位长度电抗；b₀为单位长度电纳；为受端电压，为受端电流；和分别为线路沿线的电压和电流；以受端电压为基准，若受端传输功率为：Sr＝Pr+jQr；               (2)；式中：Sr为线路受端的视在功率，Pr为受端有功功率，Qr为受端无功功率；则式(1)的表达形式可化为：公式(3)符号含义与公式(1)和公式(2)相同；长度为1的线路产生的充电无功，用单位长度电纳b0的充电功率积分形式表示：公式(4)中Q_c为长线充电无功功率，为线路沿线电压向量，为线路沿线电压向量的转置，Z_c为波阻抗，b₀为单位长度电纳；结合式(2)中的电压方程，长线路充电功率为：公式(5)中符号代表的含义同公式(1)‑(4)相同；通过式(5)可看出，线路充电无功功率与线路传输功率，线路长度和单位电抗和电纳有关；额定电压1000kV，型号8x LGJ‑500/35钢芯铝绞线，线路相关参数如下表所示；通过计算确定长度l特高压线路的长线充电无功功率Qc，取高抗补偿度80％，求出高抗补偿量为Qg1＝0.8Qc；步骤3：确定抑制由空载长线路的电容效应引起的工频过电压特高压输电线路受端电网侧的并联高抗的容量Qg12，采用仿真方法校验特高压输电线路受端电网侧的工频过电压；从零逐渐增大特高压输电线路受端电网侧的并联高抗的容量，随着高抗容量上升，线路工频过电压将逐渐下降，选择可使特高压线路受端电网侧的工频过电压水平不高于1.3pu的最小高抗容量作为线路受端电网侧的并联高抗的容量Qg12；步骤4：确定抑制线路满载情况下甩负荷引起工频过电压并联电抗器容量Qg13；以一回型号8x LGJ‑500/35钢芯铝绞线，输送功率最高3000MVA，特高压运行低压侧投入2*240Mvar低压电容器；以Qg12为并联电抗器的容量，跳开线路末端断路器，检测特高压线路末端是否低于1.4pu，持续时间不超过0.5s；如果不能满足要求，改变并联电抗器的容量，直到满足要求的最小电抗容量，确定值为Qg13；步骤5：确定抑制低压侧单相短路导致工频过电压并联电抗器容量Q_g14；在特高压满负荷运行工况下，选择对特高压输变电工程低压侧进行单相接地故障；假设系统中A相发生单相接地故障，其边界条件则有；式中为故障点处电压的正序、负序、零序分量；为故障处电流的正序、负序、零序分量；根据假设的边界条件，形成单相接地时的复合序网，由该序网可以得出序电流和健全相电压：式中：为故障端电压向量，和为故障后B相和C相电压向量；a＝e^f120*；Z₁、Z₂、Z₀为由故障点看进去的网络正序、负序、零序阻抗；以K表示单相接地故障后健全相电压升高，式(7)可简化为：公式(8)中为健全相电压向量；公式(9)中符号含义与公式(7)相同；对于系统输送容量较大的特高压输电系统一般有Z1≈Z2，忽略各序阻抗电阻分量，可简化为：公式(10)中：X0为序网中零序电抗，X1为序网中正序电抗；由式(10)可知，这类工频过电压与由故障点看进去的X0/X1，零序与正序电抗之比，有很大关系；若X0/X1越大，单相接地故障甩负荷过电压越大；根据GB/T 50064‑2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范》规定，110kV‑750kV应采用有效接地方式，系统在各种条件下X0/X1，即零序与正序电抗之比为正值且不大于3；在做仿真验证时需校核短路点X0/X1大小，使其满足要求；以Qg13为并联电抗器的容量，对500kV侧A相短路，检测特高压线路末端电压能否低于1.4pu，持续时间不超过0.5s；如果不能满足要求，改变并联电抗器的容量，直到满足要求的最小电抗容量，确定值为Qg14；步骤6：对比Qg12、Qg13、Qg14的值，取其最大值定位为Qg15，根据关系式Qg25＝Qg1‑Qg15可算出特高压输电线路送端并联电抗器 容量Qg25；步骤7：根据特高压输电线路送端并联电抗器 容量Qg25和特高压输电线路受端网侧并联高抗的容量Qg15布置特高压输电线路的并联高压电抗器。