220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設計02

220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設計02,kv,地區(qū),變電所,電氣,一次,系統(tǒng),設計,02 華 北 電 力 大 學 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計（論 文）附 件 外 文 文 獻 翻 譯 學 號： 081901090231 姓 名： 張華 所在系別： 電力工程系 專業(yè)班級： 農電08k2 指導教師： 王寧 原文標題： Research On The Over-voltage of 220kV Power System Caused by Traction Transformer’s Commissioning 2012年 6 月 15 日 關于220kV電力系統(tǒng)由于牽引變壓器調試引起的過電壓 摘要 吉林省的幾個牽引變壓器在調試過程中出現(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階段。設立一個能夠應用于ATP-EMTP的精確模擬模型之后，過電壓對電力系統(tǒng)造成不利影響和振蕩電壓的特征已經得到了研究。結果表明，在這些環(huán)境下變電站的過電壓不超過2.0p.u并且這對電力系統(tǒng)造成很小的影響。 關鍵詞：振蕩；過電壓；互感器；模擬；研究 1導言 有關變壓器的調試引起的發(fā)展機制過電壓，有幾種不同的意見。快速暫態(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變電所中主變壓器進行無載調試的過程。2001年七月到九月，吉林省電力科學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春電氣化主要線路變電所分別進行了主變壓器無載調試測試，測試結果如下： （1） 當?shù)谝淮螠y試進行了德惠牽引變電站，因為只有北線處于送電狀態(tài)，這個系統(tǒng)相對較小。所以當在電力線路牽引變電所進行調試時，變電所在系統(tǒng)中停運了，五次記錄中有四次出現(xiàn)了過電壓情況，并且在測量階段過電壓的捕獲率達40%。五次調試測試中，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，最大的過渡時間為1.254s,最短時間是0.612s。 （2） 下個主要電力線路變電站變壓器調試中，系統(tǒng)時環(huán)網運作模式。從測試結果來看，我們可以獲得以下結論：當主要電力線路進行變電站變壓器調試時，變壓器在系統(tǒng)中有少數(shù)幾次停運，過電壓出現(xiàn)在結束階段，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到了15.57并且最大過渡時間為3.00s，最小時間為1.10s （3） 所有的測試中沒有零序電流出現(xiàn)，通過對測試數(shù)據(jù)和波形的綜合分析我們認為出現(xiàn)在結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載調試應該區(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，我們所建立的模型的準確性顯著影響仿真結果。并且模型的特性性包括三個方面：真實性，穩(wěn)定性和準確性。當構建組件模型時，三個方面必須都考慮到，并且根據(jù)情況確定使用哪個建模方案。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。請鍵入文字或網站地址，或者上傳文檔。 在這里Alpha a 傳輸線路模型 從第一個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線，AC雙相電源供電。嚴格說，我們應采取的結構參數(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現(xiàn)的，并且波形仍然是基本的正弦波形，因此在整個過程中，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和電流波。然而，在這個項目中，所有的線路長度不超過30公里，并且傳輸行波的速度接近光速（viz.3×105km/s）,所以行波再在整個線路中傳輸時間將超過100s(線路的充電和放電時間)，在第一時間標準的操作過電壓下，所以我們可以考慮瞬間行成穩(wěn)定的電壓。有經驗可知，當電力線路不超過50公里，計算電力系統(tǒng)暫態(tài)過電壓時，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算精度的計算結果。為了簡化計算，我們采用集中參數(shù)電路進行計算。在ATP-EMTP中，有三個內置在集中參數(shù)線路模型：PI型等效電路模型，非失真線模型和重點阻力線模型分開。因為我們必須考慮生產線的接地電容，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稱配電線路，PI型等效電路ATP-EMTP的模型更適用3N相對稱傳輸線，所以我們不能機械地應用這個線路模型。在嘗試和分析，我們決定建立相當于PI型電路模型，分別為每一行和并行電容在頭兩個電路結束模擬的耦合電容，如圖1所示。 圖1 b牽引變壓器模型 因為在這個項目中的牽引變壓器是在運行過程中，所以我們無法測量所有參數(shù)并且根據(jù)出廠檢驗結果建立最實際的數(shù)學模型。然而，為了發(fā)展一個變壓器的內部模型和電磁模型，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，在這里我們采用經典的變壓器T型等效電路模型。如圖2所示。 因為牽引變壓器是單相的，所以它沒有相位移動的問題，以及三相線圈之間的耦合問題都可以忽略，這樣問題就被簡化了。從上面的分析，我們意識到，R1，R2,L1,L2和R都是和頻率相關的參數(shù)。由于突變，他將更加復雜，我們必須根據(jù)實際情況采用有效簡化的測量方法。首先，由于我們的研究對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，并且由于電流流經勵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超出繞組阻抗，所以從變壓器的進口端我們保證清盤阻抗是頻率的不同，它對變壓器影響不大。因此，我們可以使用變壓器的初級繞組的阻抗下的基本變壓器的初級繞組的頻率參數(shù)，而忽略了第二個繞組，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構，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）我們仍然可以使用圖2中的勵磁支路模型在使用基本磁化滑磁化曲線和等效勵磁支路電阻R通常是在M級，它使結束階段的影響力，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 在這個項目中只有兩相線我們使用兩個單相電源無窮級聯(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）,并且認為最大操作電壓是145.5kV，兩個單相間的相角差為120度，根據(jù)該系統(tǒng)的最大和最不發(fā)達國家的運作模式的總線，級聯(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集中電容器，這是相當于所有輸出線的接地分布電容，其值與輸出線的長度，但通過特定的值派生的措施。對于這些線路操作，我們不能獲得他們的電容值。如等效電容鉗位總線電壓，從學習的最大影響的角度牽引變壓器的系統(tǒng)調試，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仿真結果及其分析 通過模擬與多收每個變壓器在該系統(tǒng)運作模式下的相位角，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產生兩個結束階段的過電壓值峰的對稱性，我們設定[0，180]區(qū)間的初始和結尾相角。仿真結果表明，結束階段角，系統(tǒng)阻抗，線路阻抗和線路電容會影響系統(tǒng)的振蕩程度和牽引變壓器的勵磁涌流。當?shù)禄葜饕姎饩€路牽引變壓器，系統(tǒng)振蕩嚴重，系統(tǒng)振蕩小時，北部的主要電力線路牽引變壓器關閉，服帖牽引變壓器的結束不會導致系統(tǒng)波動，系統(tǒng)振蕩，嚴重時結束相位角0°，180°，峰值相相過電壓是最高的勵磁涌流最少，作為結束相位角上升，從0°?90°，系統(tǒng)的波動逐漸減少，但激發(fā)激增逐漸成長，該系統(tǒng)具有無波動收盤時的相角為90°，激發(fā)達到最大值。然而，該系統(tǒng)的相對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，其振蕩的峰值不會發(fā)生相相過電壓的振蕩峰值，甚至趨于穩(wěn)定的電壓，通常在高級階段的過電壓最高值和落后的階段是不一樣的，他們相應的結束階段的角度分布在[0,90°][90°，180°]分開。上述3個牽引變壓器，系統(tǒng)振蕩過電壓下每個結束相位角少于2.0p.u. 大量的仿真結果表明，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，我們分析上述因素的影響系統(tǒng)過電壓和勵磁涌流。 a系統(tǒng)阻抗對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磁涌流。由于該系統(tǒng)電感逐漸增加，結束相角對應系統(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.并且結束階段相相過電壓對應的角度最高值更改為30°和150°（高峰值的相電壓的相位角），而且生長速度先降低再變快。但勵磁涌流下降很大。 b線路阻抗對過電壓和浪涌的影響 線路阻抗對系統(tǒng)的過電壓和激勵影響很大。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，因為它增加，該系統(tǒng)的最大價值過電壓上升不明顯，浪涌減小。當線的阻抗增大，最大值過電壓急劇下降，浪涌下降?？偟膩碚f，由于線路的阻抗增加（等值線延長），過電壓幅值和勵磁涌流急劇下降。所以變壓器側的損耗導致了操作過電壓的下降。 C線路電容對過電壓和浪涌的影響 線電容影響系統(tǒng)的過電壓很大，但對勵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）對系統(tǒng)過電壓的影響很大，但是對勵磁涌流影響很小。隨著高考電容逐漸增加，系統(tǒng)嚴重擺動和系統(tǒng)的過電壓大大下降。系統(tǒng)震蕩過電壓頻率下降。當入口電容 is12000pF，電壓振幅達到 2.0p.u。 e主線等效接地電容對過電壓及潮的影響 變電站的 220kV 總線的等效接地電容影響很明顯但不會影響勵磁涌流的系統(tǒng)過電壓。當相對接地電容的增加時，過電壓和頻率下降。最后，當過電壓可能會超過系統(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)的振蕩過電壓的機理。源動力激勵下, 和高頻電路中的電磁振動組成的系統(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閉電容器切換時的波段，不同之處在于電容器的關閉涉及到只有獨立的振蕩電路，所以振蕩過電壓的最大值相角對應于關閉相角的 0 °。但是，在此項目中，正如在三相電力系統(tǒng)的變壓器的調試中，它是單相變壓器中，有三個相互關聯(lián)的振蕩電路、 兩個階段-地振蕩電路和-相的振蕩電路并且它們結束階段對應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，所以他們有對相電壓振蕩的影響不大的過程。相電壓仍然與關閉角00有關。然而，C10，C20的振蕩電壓造成相之間的振蕩過程將會影響到相對低電壓的震蕩過程，這將導致與接地過電壓相對應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。當電壓正向疊加時，超前的震蕩過電壓的最大振幅要高得多，相應的關閉角在[00,300]范圍內。當電壓反向疊加時，落后的最大震蕩過電壓也很高，相應的關閉角在[1300,1500]之間。 4結論 概括地說，我們得到的結論有以下幾點： 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成的電容所產生的震蕩過程。 b) 發(fā)生在關閉角階段的過電壓與電容組打開和關閉時的過電壓相類似，而且相間過電壓在結束階段的最大值對應于0度關閉角。然而，這涉及到三個相關的振蕩電路，相應相相角結束時的接地過電壓在結束階段的相角在[00,300]或[1300,1500]之間。而且在兩種結束階段過電壓的最大值也不同。具體的細節(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。當電壓正向疊加時，超前的震蕩過電壓的最大振幅要高得多，相應的關閉角在[00,300]范圍內。當電壓反向疊加時，落后的最大震蕩過電壓也很高，相應的關閉角在[1300,1500]之間。 c) 結束階段對過電壓影響的因素，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)和線路電抗對過電壓的影響不大，但是它們對系統(tǒng)的勵磁涌流有很大影響，隨著它們的變大，過電壓先升高然后降低，而勵磁涌流將持續(xù)降低。線路電容對過電壓有很大影響，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)勵磁涌流。變壓器入口電容對過電壓影響很大，它越大，系統(tǒng)震蕩越強烈，系統(tǒng)的過電壓也越大，但對系統(tǒng)勵磁涌流沒有影響。變電所母線對地電容越大，系統(tǒng)震蕩越強烈，系統(tǒng)過電壓越小。但是，它對勵磁涌流沒有影響。 d) 對于上述所討論的三個變電所，它們在結束階段的過電壓對整個系統(tǒng)電壓不造成影響。