220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)02

220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)02,kv,地區(qū),變電所,電氣,一次,系統(tǒng),設(shè)計(jì),02 華 北 電 力 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）附 件 外 文 文 獻(xiàn) 翻 譯 學(xué) 號(hào)： 081901090231 姓 名： 張華 所在系別： 電力工程系 專業(yè)班級(jí)： 農(nóng)電08k2 指導(dǎo)教師： 王寧 原文標(biāo)題： Research On The Over-voltage of 220kV Power System Caused by Traction Transformer’s Commissioning 2012年 6 月 15 日 關(guān)于220kV電力系統(tǒng)由于牽引變壓器調(diào)試引起的過電壓 摘要 吉林省的幾個(gè)牽引變壓器在調(diào)試過程中出現(xiàn)了220kV過電壓。分析表明，電磁系統(tǒng)振蕩造成了過電壓增長(zhǎng)階段。設(shè)立一個(gè)能夠應(yīng)用于ATP-EMTP的精確模擬模型之后，過電壓對(duì)電力系統(tǒng)造成不利影響和振蕩電壓的特征已經(jīng)得到了研究。結(jié)果表明，在這些環(huán)境下變電站的過電壓不超過2.0p.u并且這對(duì)電力系統(tǒng)造成很小的影響。 關(guān)鍵詞：振蕩；過電壓；互感器；模擬；研究 1導(dǎo)言 有關(guān)變壓器的調(diào)試引起的發(fā)展機(jī)制過電壓，有幾種不同的意見?？焖贂簯B(tài)過電壓，電磁諧振過電壓和電磁振蕩過電壓是人們通常想到的三種過電壓形式。本文將主要研究吉林省三個(gè)變電所中主變壓器進(jìn)行無(wú)載調(diào)試的過程。2001年七月到九月，吉林省電力科學(xué)研究所在德惠主要電力線路牽引變電所、服帖牽引變電所和長(zhǎng)春電氣化主要線路變電所分別進(jìn)行了主變壓器無(wú)載調(diào)試測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下： （1） 當(dāng)?shù)谝淮螠y(cè)試進(jìn)行了德惠牽引變電站，因?yàn)橹挥斜本€處于送電狀態(tài)，這個(gè)系統(tǒng)相對(duì)較小。所以當(dāng)在電力線路牽引變電所進(jìn)行調(diào)試時(shí)，變電所在系統(tǒng)中停運(yùn)了，五次記錄中有四次出現(xiàn)了過電壓情況，并且在測(cè)量階段過電壓的捕獲率達(dá)40%。五次調(diào)試測(cè)試中，最高的捕獲電壓是1.8p.u，最大的沖擊電壓值是德惠電力線路變壓器中的9.63p.u，最大的過渡時(shí)間為1.254s,最短時(shí)間是0.612s。 （2） 下個(gè)主要電力線路變電站變壓器調(diào)試中，系統(tǒng)時(shí)環(huán)網(wǎng)運(yùn)作模式。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，我們可以獲得以下結(jié)論：當(dāng)主要電力線路進(jìn)行變電站變壓器調(diào)試時(shí)，變壓器在系統(tǒng)中有少數(shù)幾次停運(yùn)，過電壓出現(xiàn)在結(jié)束階段，最高捕獲電壓為1.20p.u。主要電力線路中變壓器最大沖擊電壓達(dá)到了15.57并且最大過渡時(shí)間為3.00s，最小時(shí)間為1.10s （3） 所有的測(cè)試中沒有零序電流出現(xiàn)，通過對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)和波形的綜合分析我們認(rèn)為出現(xiàn)在結(jié)束階段的過電壓出是高頻振蕩過電壓。 由于主要電力線路的變壓器都是單相變壓器，并且應(yīng)用于220kV線電壓系統(tǒng)，吉林省的主要電力線路的牽引電力變壓器的無(wú)載調(diào)試應(yīng)該區(qū)別于上面討論的三相空載封閉變壓器。 2 ATP-EMTP的仿真模型 模擬電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程時(shí)，我們所建立的模型的準(zhǔn)確性顯著影響仿真結(jié)果。并且模型的特性性包括三個(gè)方面：真實(shí)性，穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。當(dāng)構(gòu)建組件模型時(shí)，三個(gè)方面必須都考慮到，并且根據(jù)情況確定使用哪個(gè)建模方案。在這里我們主要介紹了傳輸線路模型，牽引線路模型和系統(tǒng)電源模型。請(qǐng)鍵入文字或網(wǎng)站地址，或者上傳文檔。 在這里Alpha a 傳輸線路模型 從第一個(gè)樞紐變電站到牽引變電站，他們都通過不均等換位分裂架空導(dǎo)線，AC雙相電源供電。嚴(yán)格說(shuō)，我們應(yīng)采取的結(jié)構(gòu)參數(shù)輸電線路發(fā)展的LCC頻率依賴線模型。然而，由于過電壓造成的是封閉變壓器振蕩電壓，電壓波形是通過疊加中期振蕩頻率的電壓和基本頻率的正弦電壓實(shí)現(xiàn)的，并且波形仍然是基本的正弦波形，因此在整個(gè)過程中，輸電線路參數(shù)變化很小，我們可以使用非頻率依賴模型來(lái)模擬傳輸線。為了模擬電力系統(tǒng)的瞬態(tài)，我們通常使用分布參數(shù)傳輸線模型（既均勻分布參數(shù)模型換位和非均勻換位），以反映傳輸過程中的電壓波動(dòng)和電流波。然而，在這個(gè)項(xiàng)目中，所有的線路長(zhǎng)度不超過30公里，并且傳輸行波的速度接近光速（viz.3×105km/s）,所以行波再在整個(gè)線路中傳輸時(shí)間將超過100s(線路的充電和放電時(shí)間)，在第一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的操作過電壓下，所以我們可以考慮瞬間行成穩(wěn)定的電壓。有經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng)電力線路不超過50公里，計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)過電壓時(shí)，使用分散參數(shù)電路和集中參數(shù)電路模型可以得到相同計(jì)算精度的計(jì)算結(jié)果。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，我們采用集中參數(shù)電路進(jìn)行計(jì)算。在ATP-EMTP中，有三個(gè)內(nèi)置在集中參數(shù)線路模型：PI型等效電路模型，非失真線模型和重點(diǎn)阻力線模型分開。因?yàn)槲覀儽仨毧紤]生產(chǎn)線的接地電容，這里我們使用PI型等效電路模型。然而雙相輸電線路不同于對(duì)稱配電線路，PI型等效電路ATP-EMTP的模型更適用3N相對(duì)稱傳輸線，所以我們不能機(jī)械地應(yīng)用這個(gè)線路模型。在嘗試和分析，我們決定建立相當(dāng)于PI型電路模型，分別為每一行和并行電容在頭兩個(gè)電路結(jié)束模擬的耦合電容，如圖1所示。 圖1 b牽引變壓器模型 因?yàn)樵谶@個(gè)項(xiàng)目中的牽引變壓器是在運(yùn)行過程中，所以我們無(wú)法測(cè)量所有參數(shù)并且根據(jù)出廠檢驗(yàn)結(jié)果建立最實(shí)際的數(shù)學(xué)模型。然而，為了發(fā)展一個(gè)變壓器的內(nèi)部模型和電磁模型，需要很多很多非采集數(shù)據(jù)。因此，我們將根據(jù)其外觀特征建立傳輸模型，在這里我們采用經(jīng)典的變壓器T型等效電路模型。如圖2所示。 因?yàn)闋恳儔浩魇菃蜗嗟模运鼪]有相位移動(dòng)的問題，以及三相線圈之間的耦合問題都可以忽略，這樣問題就被簡(jiǎn)化了。從上面的分析，我們意識(shí)到，R1，R2,L1,L2和R都是和頻率相關(guān)的參數(shù)。由于突變，他將更加復(fù)雜，我們必須根據(jù)實(shí)際情況采用有效簡(jiǎn)化的測(cè)量方法。首先，由于我們的研究對(duì)象浪涌和過電壓是發(fā)生在封閉變壓器及其影響的系統(tǒng)中，我們可以忽略變壓器的內(nèi)部匝間雜散電容引起的振蕩和分布電感。氧化鋅避雷器安裝在變壓器旁邊，并且由于電流流經(jīng)勵(lì)磁支路阻抗和繞組阻抗在變壓器空載閉幕的是相同的，等效阻抗變壓器的核心是遠(yuǎn)超出繞組阻抗，所以從變壓器的進(jìn)口端我們保證清盤阻抗是頻率的不同，它對(duì)變壓器影響不大。因此，我們可以使用變壓器的初級(jí)繞組的阻抗下的基本變壓器的初級(jí)繞組的頻率參數(shù)，而忽略了第二個(gè)繞組，然而，必須考慮的入口電容，并加入電極間的電容和接地電容變壓器的原邊在圖2。其次，我們知道，變壓器主要損失是是由渦流損耗和磁滯損耗和渦流損耗，這大大降低由核心的層狀結(jié)構(gòu)，所以我們可以忽略渦流損耗，使核心的損失僅為磁滯損耗。磁滯損耗是密切相關(guān)的核心區(qū)磁滯回線我們可以把（t）/R的元素加到基本磁滯曲線i=（i）。而且由于u=φ（t）我們?nèi)匀豢梢允褂脠D2中的勵(lì)磁支路模型在使用基本磁化滑磁化曲線和等效勵(lì)磁支路電阻R通常是在M級(jí)，它使結(jié)束階段的影響力，所以我們可以使用R值下額定電壓的基本頻率。 圖2 C系統(tǒng)電源模型 在這個(gè)項(xiàng)目中只有兩相線我們使用兩個(gè)單相電源無(wú)窮級(jí)聯(lián)阻抗電路模擬電源，平行接地電容出口。電源的相電壓是1.05UN（133kV）,并且認(rèn)為最大操作電壓是145.5kV，兩個(gè)單相間的相角差為120度，根據(jù)該系統(tǒng)的最大和最不發(fā)達(dá)國(guó)家的運(yùn)作模式的總線，級(jí)聯(lián)阻抗范圍介于變電站的220千伏短路阻抗值。在出口的接地電容是一個(gè)集中電容器，這是相當(dāng)于所有輸出線的接地分布電容，其值與輸出線的長(zhǎng)度，但通過特定的值派生的措施。對(duì)于這些線路操作，我們不能獲得他們的電容值。如等效電容鉗位總線電壓，從學(xué)習(xí)的最大影響的角度牽引變壓器的系統(tǒng)調(diào)試，我們可忽略此等效電容，并分析它作為振蕩過電壓的影響因素。 3仿真結(jié)果及其分析 通過模擬與多收每個(gè)變壓器在該系統(tǒng)運(yùn)作模式下的相位角，我們發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)過電壓的波形和浪涌波形，根據(jù)不同的情況是相似的，如圖3所示。 圖3 鑒于振蕩衰減過程會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)結(jié)束階段的過電壓值峰的對(duì)稱性，我們?cè)O(shè)定[0，180]區(qū)間的初始和結(jié)尾相角。仿真結(jié)果表明，結(jié)束階段角，系統(tǒng)阻抗，線路阻抗和線路電容會(huì)影響系統(tǒng)的振蕩程度和牽引變壓器的勵(lì)磁涌流。當(dāng)?shù)禄葜饕姎饩€路牽引變壓器，系統(tǒng)振蕩嚴(yán)重，系統(tǒng)振蕩小時(shí)，北部的主要電力線路牽引變壓器關(guān)閉，服帖牽引變壓器的結(jié)束不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)波動(dòng)，系統(tǒng)振蕩，嚴(yán)重時(shí)結(jié)束相位角0°，180°，峰值相相過電壓是最高的勵(lì)磁涌流最少，作為結(jié)束相位角上升，從0°?90°，系統(tǒng)的波動(dòng)逐漸減少，但激發(fā)激增逐漸成長(zhǎng)，該系統(tǒng)具有無(wú)波動(dòng)收盤時(shí)的相角為90°，激發(fā)達(dá)到最大值。然而，該系統(tǒng)的相對(duì)地過電壓不同與上述電壓，從上述不同階段到地面過電壓，同時(shí)，其振蕩的峰值不會(huì)發(fā)生相相過電壓的振蕩峰值，甚至趨于穩(wěn)定的電壓，通常在高級(jí)階段的過電壓最高值和落后的階段是不一樣的，他們相應(yīng)的結(jié)束階段的角度分布在[0,90°][90°，180°]分開。上述3個(gè)牽引變壓器，系統(tǒng)振蕩過電壓下每個(gè)結(jié)束相位角少于2.0p.u. 大量的仿真結(jié)果表明，改變系統(tǒng)的參數(shù)有類似的系統(tǒng)過電壓的影響和浪涌，只有特定的程度不同，通過改變系統(tǒng)阻抗，線路阻抗，行電容，變壓器的入口電容，總線德惠牽引變電所的等效電容變電站反過來(lái)，我們分析上述因素的影響系統(tǒng)過電壓和勵(lì)磁涌流。 a系統(tǒng)阻抗對(duì)過電壓和涌流的影響 系統(tǒng)阻抗有過電壓的影響不大，而且極大地影響了勵(lì)磁涌流。由于該系統(tǒng)電感逐漸增加，結(jié)束相角對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的最高階段相過電壓仍然是90°，這種過電壓的振蕩并抑制周圍的1.485p.u.并且結(jié)束階段相相過電壓對(duì)應(yīng)的角度最高值更改為30°和150°（高峰值的相電壓的相位角），而且生長(zhǎng)速度先降低再變快。但勵(lì)磁涌流下降很大。 b線路阻抗對(duì)過電壓和浪涌的影響 線路阻抗對(duì)系統(tǒng)的過電壓和激勵(lì)影響很大。由于線路阻抗逐漸增加，相與相的峰值表明，過電壓先上升然后下降，該行的電感和線路電阻影響系統(tǒng)的過電壓成反比，前者也有類似的影響到系統(tǒng)的電感，過電壓，因?yàn)樗黾?，該系統(tǒng)的最大價(jià)值過電壓上升不明顯，浪涌減小。當(dāng)線的阻抗增大，最大值過電壓急劇下降，浪涌下降?？偟膩?lái)說(shuō)，由于線路的阻抗增加（等值線延長(zhǎng)），過電壓幅值和勵(lì)磁涌流急劇下降。所以變壓器側(cè)的損耗導(dǎo)致了操作過電壓的下降。 C線路電容對(duì)過電壓和浪涌的影響 線電容影響系統(tǒng)的過電壓很大，但對(duì)勵(lì)磁涌流幾乎沒有影響。隨著線路電容的增加，系統(tǒng)震蕩減弱。過電壓的最大值有大幅度的下降和浪涌略有上升。 d牽引變壓器入口電容對(duì)過電壓及潮的影響 牽引變壓器入口電容（入口電容的范圍為4000pF—1200pF）對(duì)系統(tǒng)過電壓的影響很大，但是對(duì)勵(lì)磁涌流影響很小。隨著高考電容逐漸增加，系統(tǒng)嚴(yán)重?cái)[動(dòng)和系統(tǒng)的過電壓大大下降。系統(tǒng)震蕩過電壓頻率下降。當(dāng)入口電容 is12000pF，電壓振幅達(dá)到 2.0p.u。 e主線等效接地電容對(duì)過電壓及潮的影響 變電站的 220kV 總線的等效接地電容影響很明顯但不會(huì)影響勵(lì)磁涌流的系統(tǒng)過電壓。當(dāng)相對(duì)接地電容的增加時(shí)，過電壓和頻率下降。最后，當(dāng)過電壓可能會(huì)超過系統(tǒng)的參數(shù)變化，影響系統(tǒng)的過電壓的 2.0p.u.The 主要因素是牽引變壓器入口電容，其次是主線的等效接地電容和行的參數(shù)?，F(xiàn)在，我們基本上可以判斷系統(tǒng)的振蕩過電壓的機(jī)理。源動(dòng)力激勵(lì)下, 和高頻電路中的電磁振動(dòng)組成的系統(tǒng)阻抗變壓器的入口電容如圖 4 所示。 圖4 振蕩過程是類似于振蕩過程關(guān)閉電容器切換時(shí)的波段，不同之處在于電容器的關(guān)閉涉及到只有獨(dú)立的振蕩電路，所以振蕩過電壓的最大值相角對(duì)應(yīng)于關(guān)閉相角的 0 °。但是，在此項(xiàng)目中，正如在三相電力系統(tǒng)的變壓器的調(diào)試中，它是單相變壓器中，有三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的振蕩電路、 兩個(gè)階段-地振蕩電路和-相的振蕩電路并且它們結(jié)束階段對(duì)應(yīng)的振蕩過電壓的角度最大值是不同。根據(jù)模擬數(shù)據(jù)，振蕩牽引變壓器的入口電容C10，C20兩相到地面過電壓的振蕩過程幾乎相互抵消，所以他們有對(duì)相電壓振蕩的影響不大的過程。相電壓仍然與關(guān)閉角00有關(guān)。然而，C10，C20的振蕩電壓造成相之間的振蕩過程將會(huì)影響到相對(duì)低電壓的震蕩過程，這將導(dǎo)致與接地過電壓相對(duì)應(yīng)的震蕩過程相角超前和落后的最大值在[00,300]或[1300,1500]，在這兩種不同情況下，過電壓的振幅也是不同的，以上情況都依賴于，變壓器入口處相與相之間和相與地之間的電容所引起的震蕩的疊加過程。當(dāng)電壓正向疊加時(shí)，超前的震蕩過電壓的最大振幅要高得多，相應(yīng)的關(guān)閉角在[00,300]范圍內(nèi)。當(dāng)電壓反向疊加時(shí)，落后的最大震蕩過電壓也很高，相應(yīng)的關(guān)閉角在[1300,1500]之間。 4結(jié)論 概括地說(shuō)，我們得到的結(jié)論有以下幾點(diǎn)： a) 發(fā)生在三相電源系統(tǒng)中充電的單相變壓器中的震蕩過電壓是正弦電壓和震蕩電壓疊加構(gòu)成的過電壓，后者是串聯(lián)電路中系統(tǒng)電感和變壓器入口電容所構(gòu)成的電容所產(chǎn)生的震蕩過程。 b) 發(fā)生在關(guān)閉角階段的過電壓與電容組打開和關(guān)閉時(shí)的過電壓相類似，而且相間過電壓在結(jié)束階段的最大值對(duì)應(yīng)于0度關(guān)閉角。然而，這涉及到三個(gè)相關(guān)的振蕩電路，相應(yīng)相相角結(jié)束時(shí)的接地過電壓在結(jié)束階段的相角在[00,300]或[1300,1500]之間。而且在兩種結(jié)束階段過電壓的最大值也不同。具體的細(xì)節(jié)，就要依靠于相間電容和變壓器入口電容引起的震蕩電壓的疊加方式而定了。當(dāng)電壓正向疊加時(shí)，超前的震蕩過電壓的最大振幅要高得多，相應(yīng)的關(guān)閉角在[00,300]范圍內(nèi)。當(dāng)電壓反向疊加時(shí)，落后的最大震蕩過電壓也很高，相應(yīng)的關(guān)閉角在[1300,1500]之間。 c) 結(jié)束階段對(duì)過電壓影響的因素，包括系統(tǒng)阻抗，行參數(shù)，牽引變壓器的入口電容和220kV總線在變電站的等效接地電容，系統(tǒng)和線路電抗對(duì)過電壓的影響不大，但是它們對(duì)系統(tǒng)的勵(lì)磁涌流有很大影響，隨著它們的變大，過電壓先升高然后降低，而勵(lì)磁涌流將持續(xù)降低。線路電容對(duì)過電壓有很大影響，線路電容越大，系統(tǒng)中的震蕩越微弱，系統(tǒng)過電壓越低，但它幾乎不影響系統(tǒng)勵(lì)磁涌流。變壓器入口電容對(duì)過電壓影響很大，它越大，系統(tǒng)震蕩越強(qiáng)烈，系統(tǒng)的過電壓也越大，但對(duì)系統(tǒng)勵(lì)磁涌流沒有影響。變電所母線對(duì)地電容越大，系統(tǒng)震蕩越強(qiáng)烈，系統(tǒng)過電壓越小。但是，它對(duì)勵(lì)磁涌流沒有影響。 d) 對(duì)于上述所討論的三個(gè)變電所，它們?cè)诮Y(jié)束階段的過電壓對(duì)整個(gè)系統(tǒng)電壓不造成影響。