500kV输电系统高压并联补偿问题的研究.docVIP

500kV输电系统高压并联补偿问题的研究 ?????????????????????????????????????? 摘要：沁北电厂设计安装两台600MW发电机组，经双回500kV沁新郑线接入华中电网，线路全长165．8km。针对沁北电厂500kV出线是否需要安装高压并联电抗器问题，利用EMTP程序进行了较为详细的过电压计算和分析，得出的结论是：①沁新线路较短，没有必要装设并联电抗器；②如果沁新线沁北侧装设高压并联电抗器，非全相运行时，断开相上的工频电压为205．8kV，比较高，潜供电流和恢复电压分别为12．7A和191．0kV，在这样高的恢复电压下，潜供电弧熄灭较困难，会影响单相快速重合闸的使用；③沁新线不装设并联电抗器，如果新乡变电站建设晚于沁郑线，沁北电厂单机通过沁郑单回线和系统相连，在这种情况下发电机不会发生自励磁，线路的工频过电压也低于规程允许水平，从沁北侧合沁郑线时，合闸过电压低于2．0pu，相间绝缘和金属氧化物避雷器（MOA）通流能力能满足要求，沁北侧断路器仍可取消合闸电阻。此外，文章还提出了一些有关的建议。 关键词：并联电抗器；工频过电压；工频谐振过电压；潜供电流；恢复电压1　前言　　根据华中电网规划，河南省沁北电厂一期工程装机1200MW（2×600MW），计划2000年第一台机组投产，为配合该工程电力外送，拟建设沁北—郑州双回500kV线路，线路全长165．8km。目前，沁北电厂一期工程还没有正式开工，预计第一台机组要到2001年以后投产。与此同时，河南省小浪底水电站工程（装机6×300MW）进展顺利，1999年底第一台机组发电，2001年装完6台机。而新乡500kV变电站作为小浪底水电站外送配套工程，可望在2000年或最迟于2001年投产，大体上和沁北外送工程同步建设，并Π接入沁郑线。因此，沁郑500kV输变电工程将变成沁新郑500kV输变电工程，系统接线如图1所示。　　在沁郑工程设计中，沁郑线的沁北侧安装90Mvar高压并联电抗器。新乡变Π接入沁郑线后，沁新线长83．5km，新郑线长82．3km，可以肯定，此时沁北侧如不装设高压并联电抗器，无论工频过电压、自励磁、潜供电流，还是操作过电压都能满足规程要求，由于系统条件的这一重大改变，使沁北侧装设并联电抗器的作用仅是补偿83．5km的沁新线，这在系统设计中显得不合理，而且，沁新线还可能存在工频谐振过电压问题。　????????? 　　沁北侧是否需要装设高压电抗器值得研究。如果取消沁北侧高压电抗器，则沁新线路就根本不存在工频谐振过电压问题，而且还可以节省大量工程投资，但是，如果由于某一原因，新乡变电站建设晚于沁北至郑州线路，这样，沁北电厂单机通过165．8km的线路和郑州变电站连接，此时，系统的工频过电压问题、自励磁问题和操作过电压问题等都需要研究。本文利用EMTP程序对上述过电压问题进行了详细的计算和分析。2　研究条件??? 沁北机组参数为：　　PN＝600MW，UN＝20 kV，cosφN＝0．9，Xd＝2．156，X′d＝0．265，X″d＝0．205。　　升压变压器参数为：SN＝720 MVA，Uk＝14％。沁新线、新郑线不换位，采用不换位线路参数。系统运行方式考虑3种：2001年冬大、夏大和夏小方式。为了便于模拟计算，对河南电网进行了简化。保留全部500 kV系统；豫北220 kV电网等值到新乡变电站220 kV母线，其余220 kV电网分别等值到郑州变电站220 kV母线、姚孟电厂220 kV母线、南阳变电站220 kV母线；华中电网等值到双河变电站500 kV母线。3　工频暂态计算3．1　沁郑线工频过电压　　各运行方式下，沁郑线（单回线、无高抗）工频过电压的计算结果见表1。过电压的单位为标幺值，基准值为 表1可见，沁北电厂单机带沁郑线运行时，线路首末端最高工频过电压分别为1．244 pu和1．332 pu；两机带沁郑线运行时，首末端最高工频过电压分别为1．114 pu和1．302 pu；如果沁北电厂二机二线运行，则线路的工频过电压水平还会降低。因此，沁北侧不装高压并联电抗器，即使沁北电厂单机带沁郑线，各运行方式下线路首末端的工频过电压也分别低于1．3 pu和1．4 pu，可满足规程要求。 ????????????????????? 3．2　发电机自励磁发电机带空载长线不发生自励磁的判据为　　 Wh＞QcXd??? （1） 式中　Wh为发电机额定容量，MVA；Qc为线路充电功率，Mvar；Xd为发电机等值同步电抗（包括升压变漏抗，以发电机为基准的标幺值）。　　当沁北电厂单台600 MW汽轮发电机组带空载沁新线和沁郑线时，Wh＝666．67 MVA，Xd＝2．286线路充电功率为　　 Qc＝U2ωC