潜供电流
特高压输电线路潜供电流影响因素的研究
第27卷第1期2010年2月现 代 电 力M odern Electric Pow erV o l 27 N o 1F eb 2010文章编号:1007-2322(2010)01-0001-05 文献标识码:A 中图分类号:T M 721 1特高压输电线路潜供电流影响因素的研究刘 玉,文 俊(华北电力大学电气与电子工程学院,北京 102206)Influencing Factor Analysis of Secondary Arc on UHV Transmission LinesLiu Yu,Wen Jun(Scho ol o f Electr ical and Elect ronic Engineering ,N o rth China Elect ric Po wer U niver sity,Beijing 102206,China)摘 要:为了研究潜供电弧的熄弧时间,提高单相自动重合闸的成功率,对影响潜供电弧的参数进行了理论分析,并利用电磁暂态仿真软件PSCAD /EMTDC 建立了输电线路发生单相接地故障后,模拟电弧发展的模型,并以晋东南-南阳-荆门1000kV 特高压交流试验示范工程为例,分析了影响特高压输电线路潜供电流的因素,其中包括导线布置方式、线路换位方式、线路输送容量、线路的结构等。
本文的分析结论将为减少潜供电流的方法提供理论依据,对将要建设的特高压输电线路有重要的参考意义。
关键词:潜供电流;输电线路;潜供电弧;耦合;特高压Abstract:To study the secondary arc extinction time and en -sure the success of the single -phase automatic reclosing,the secondary arc parameters are theoretically analyzed,and an arc model is built to simulate the transmission line fault af ter the single phase grounding by use of the electrom agnetic transient simulation softw are PSCAD/EMTDC.The Jin dongnan -Nanyang -Jingmen U HV (U ltra High Voltage)AC transmission lines item is used as an example.Factors influ -encing the secondary arc current are analyzed,such as line arrangement,conductor transposition,transmission capac-i ty,line structure and so on.Simulation results are consistent with the theoretical analysis.The conclusions can off er ref -erences to the under construction UHV projects.Key words:secondary arc current;transm ission line;sec -ondary arc;coupling;UHV0 引 言输电线路故障90%以上是瞬时单相接地故障,为提高供电可靠性,单相自动重合闸得到了广泛应用[1]。
潜供电流综述
根据以上条件，可写出下列表达故障相电压U和电流I的分布情况的传输线方程式：
图6潜供电流基本参数图
Fig.6Basic parameters of secondary arc current
(4)另外，潜供电弧参数是其电容和互感分量两者的矢量和,电容分量的大小取决于线路的相间电容以及两相运行时非故障相的实际运行电压,而互感分量的大小则取决于线路的相间互感以及两相运行时非故障相的实际电流。潜供电弧参数不仅取决于线路本身的固有参数和故障点的位置,而且与线路的运行参数,即单相重合期间两相运行时非故障相电流电压的分布有关，沿线(非故障相)各点的电压和电流随故障点的位置变化,而且电压和电流在数值上和相角上也都在变化[11]。
关键字:单相接地故障，潜供电流，恢复电压，单相自动重合闸
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自20世纪70~90年代国内外开展特高压输电技术研究以来，输电线路故障一直是人们关注的重要问题之一。据统计，在超(特)高压输电线路中，由于相间距离大，500kV线路故障中90%以上是单相接地故障。随着电压等级的升高，线路间的空间距离也越大，因此，对于特高压输电线路来说多相故障的发生率减小，而单相故障的发生率增加[1-2]。另外，特高压输电线路的杆塔较高压来说增高很多，线路上工作电压幅值很大，易由线路上产生向上先导，这些因素会使避雷线屏蔽性能变差，引发瞬时性故障。因此，对于特高压输电线路来说，单相瞬时性故障发生的几率相对来说更大。由于单相接地故障中，大部分为瞬时性故障，因此多采用单相自动重合闸来消除故障。使用单相自动重合闸的目的是为了在瞬时性故障消除后使线路重新投入运行，从而尽快恢复系统的正常运行状态[3]。
潜供电流抑制措施研究
分数: ___________任课教师签字：___________ 华北电力大学研究生结课作业学年学期：2010-2011学年第二学期课程名称：电气工程新技术学生姓名：刘奕学号：2102213212提交时间：2011潜供电流抑制措施研究刘奕（2102213212，硕电力107班，电气工程）摘要：由于特高压线路的潜供电流大、恢复电压高，使得潜供电弧难以熄灭，从而可能影响单相重合闸的无电流间歇时间和重合闸成功率，针对此种情况，在探讨潜供电流产生机理的基础上研究了限制潜供电流和加快潜供电弧熄灭的措施。
关键词：重合闸；潜供电流1 引言自国内外开展特高压输电技术研究以来，线路故障问题一直是人们关注的问题。
超、特高压输电线路中的单相电弧接地故障约占总故障率的80%以上,将故障相线路两侧的开关分闸后,通过故障点的电弧电流,将从单相短路电流(一次电流) 大幅下降为由两健全相电压及其负载电流通过相间电容和互感传递过来的潜供电流,亦称感应电流、残余电流或者二次电流(SC),显然,只要后者足够小,电弧能够自熄,单相重合可获成功；目前单相自动重合闸已在我国得到了普遍使用。
因此，怎样提高单相自动重合闸的成功率,使特高压线路的潜供电弧快速熄灭, 就成了保证特高压系统稳定安全运行的重要问题, 是实施超高压输电需要研究的重点技术问题之一。
2潜供电流的机理在超高压系统中，为了提高供电的可靠性，多采用快速单相自动重合闸。
当系统的一相因单相接地故障而被切除后，由于相间互感和相间电容的耦合作用，被切除的故障相在故障点仍流过一定数值的接地电流，这就是潜供电流。
该电流是以电弧的形式出现的，也称潜供电弧。
如图1所示，当线路发生单相（A相）接地故障时，故障相两端断路器跳闸后，其他两相（B、C）仍在运行，且保持工作电压。
由于相间电容12C和相间互感M的作用，故障点仍流过一定的电流I，即潜供电流。
当潜供电弧（电流）瞬间熄灭后，同样由于相间电容和互感的耦合作用，在弧隙出现恢复电压。
高压输电系统过电压潜供电流和无功补偿
高压输电系统过电压潜供电流和无功补偿高压输电系统是指输电线路中使用的电压等级在110kV及以上的电力输送系统。
在高压输电系统中，过电压和无功功率是两个重要的问题。
过电压会引起设备损坏和电力系统不稳定，而无功功率不足则会影响系统的电能质量和效率。
为了解决这些问题，我们需要对高压输电系统的过电压潜供电流和无功补偿进行深入的研究和分析。
过电压潜供电流是指在高压输电系统中，由于突发故障或操作失误等原因导致输电线路出现过电压情况下，系统中会产生潜供电流。
这种潜供电流会对系统设备和安全产生严重影响，甚至引发事故。
对于过电压潜供电流的研究和控制显得尤为重要。
过电压潜供电流的产生主要与高压输电线路的特性和系统的运行状态有关。
当线路上发生过电压时，由于线路本身的电感和电容特性，会导致电流的异常波动和积累。
这些异常电流会对设备和系统造成严重威胁，甚至引发火灾和爆炸等危险事件。
为了控制和减少过电压潜供电流，我们可以采取一些有效的措施。
首先是加强对高压输电线路设备的保护和监控，及时发现并处理潜在的过电压情况。
其次是优化线路参数和设计，提高线路的抗干扰能力和耐受能力，减少过电压的产生和传播。
还可采用一些防护装置和保护设备，对过电压进行限制和消除，保障系统的安全和稳定。
无功功率补偿的原理是利用无功功率补偿装置，将系统中产生的无功功率进行补偿，达到提高系统功率因数和降低系统无功功率的目的。
无功功率补偿装置主要包括静态无功功率补偿装置（SVC）、静止无功功率补偿装置（STATCOM）等。
这些装置可以通过高速电子开关和电容器等元件，对系统的无功功率进行实时响应和处理，提高系统的电能质量和效率。
为了实现高压输电系统的无功功率补偿，我们需要分析系统的运行状态和电力负载情况，确定无功功率的补偿策略和方案。
对于大型的高压输电系统，还可以采用智能化控制和监测技术，实现系统的实时优化和调整，提高系统的无功功率补偿效果。
高压输电系统的过电压潜供电流和无功功率补偿是系统运行中需要重点关注和解决的问题。
高压输电系统过电压潜供电流和无功补偿
高压输电系统过电压潜供电流和无功补偿高压输电系统的过电压问题是电力系统中常见的问题之一，过电压会带来许多潜在的危害，如设备的过热、击穿、闪络等，严重影响电力系统的可靠性和安全性。
本文将重点讨论高压输电系统中的过电压潜供电流问题和无功补偿方法。
过电压潜供电流是指当高压输电系统出现过电压时，由于线路及设备的电容性电流响应导致的额外电流。
过电压潜供电流会对电力设备造成损害，例如电力变压器、绝缘子等。
在高压输电系统中，经常会出现各种过电压现象，例如雷击、故障、开关操作等，这些都会导致输电线路和设备的电压突变，从而产生潜供电流。
为了解决过电压潜供电流问题，需要采取一些措施。
可以采用适当的绝缘措施，如增加设备的绝缘等级，保证电气设备能够承受额外的潜供电流。
可以采用过压保护装置，及时检测输电线路和设备的过电压情况，并采取措施进行保护，避免潜供电流对设备造成损坏。
对于容易产生过电压的设备，可以采用隔离开关等装置，将其与输电线路隔离，减少对电力系统的影响。
无功补偿也是解决高压输电系统过电压问题的重要方法之一。
无功补偿主要是通过调节电力系统的无功功率，降低系统的电压水平，减少或消除过电压现象的发生。
无功补偿有静态无功补偿和动态无功补偿两种方式。
常用的无功补偿设备有电容器和电抗器。
在高压输电系统中，可以根据实际的电压和无功功率情况，合理配置无功补偿设备，改善系统的功率因数，减少电压波动，提高电力系统的稳定性。
需要注意的是，在配置无功补偿设备时，应充分考虑电力系统的特点和需求。
应根据实际的无功功率需求，选择适当的容量，以充分发挥无功补偿设备的效果。
还需要进行合理的运行控制，根据电网的负荷情况动态调节无功补偿设备的投入和退出，以保证系统的正常运行和稳定性。
高压输电系统中的过电压潜供电流和无功补偿问题是非常重要的，对电力系统的可靠性和安全性具有重要影响。
通过合理配置无功补偿设备和采取有效的保护措施，可以有效地解决过电压潜供电流问题，提高电力系统的稳定性和可靠性。
高压输电系统过电压潜供电流和无功补偿
高压输电系统过电压潜供电流和无功补偿高压输电系统是电能输送的关键组成部分，它承载着从发电厂到用户端的电能传输任务。
高压输电系统在运行过程中会面临各种各样的问题，其中之一就是过电压潜供电流和无功补偿的问题。
本文将就这两个问题展开探讨。
在高压输电系统中，过电压潜供电流是一种常见的问题。
过电压指的是在电力系统中某一点的电压超过了正常运行范围，造成电力设备的过电压运行。
而潜供电流是在过电压条件下，由于绝缘破坏、电介质击穿等原因导致绝缘系统中的电流。
过电压潜供电流的出现不仅会影响电力系统的正常运行，还可能对设备造成损坏，甚至引发事故。
过电压潜供电流的产生原因主要有以下几点：1. 天气条件对绝缘的影响：如雷电、湿气等天气条件对绝缘的影响导致绝缘破坏。
2. 设备运行状态的改变：设备运行状态的改变可能导致系统电压的波动，进而产生过电压。
3. 突发事件引起的系统冲击：如短路、开关操作等突发事件可能对系统产生冲击，引起过电压。
过电压潜供电流的存在对高压输电系统的影响主要有三个方面：1. 影响系统的稳定性：过电压潜供电流会导致系统电压波动，影响系统的稳定性，甚至引发系统的不稳定运行。
2. 危害设备安全：过电压潜供电流会对设备的绝缘系统产生损害，加速设备老化，甚至导致设备的故障。
3. 增加系统运行成本：过电压潜供电流的存在会增加系统的运行成本，包括设备维护成本、能源消耗成本等。
二、高压输电系统无功补偿的问题在高压输电系统中，无功功率是电力系统中的一种特殊类型的功率，它不会进行有用的功率转换，却需要占用设备容量。
无功功率会增加输电线路、变压器和发电机等设备的负载，造成系统的压降，并且给电力系统带来无力电流，甚至降低系统的稳定性。
无功补偿是为了纠正电力系统中的无功功率而采取的补偿措施，主要有静态无功补偿装置和动态无功补偿装置两种。
静态无功补偿装置主要采用电容器、电感器等元件组成的无功电源，通过控制电容器和电感器的通断来实现对系统无功功率的补偿。
潜供电流和恢复电压的工程计算及其限制措施分析
［ 摘
要］ 为使在 ５ ０ ０ ｋ Ｖ及 以上超特高压输 电线路瞬时性故障后单相 自 动重合 闸重合成功 ，必须有效
限制 潜供 电流 和恢 复 电压 。 本 文 以湖 南 ５ ０ ０ ｋ Ｖ 湘 西至 永 州线路 为例 ， 进行 了潜供 电流 和恢 复 电压 的理论
分析计算 ， 并提 出了合理的限制措施 ， 同时利用 Ｂ Ｐ Ａ软件进行 了仿真计算。 ［ 关键词 ］ 潜供 电流； 恢复电输电线路正序 、 负序 电容 Ｃ ｌ １ ＝ Ｃ ２ ， ＝ ３ Ｃ Ｍ ／ ＋ Ｃ ｏ ／ ， 输 电线路零序 电容为 ｃ 。 ， Ｊ 为输 电线路长度 ， ｃ 为线路 超高压输 电线路 中 ，经常采用 单相重合 闸的方 线 间 电容 。 式 。当输 电线路发生单相故障时 ， 只切除线路故障相 ， Ｕ Ｖ 一， 一 、 —ｒ ］ ｒ ＋ 厂 、 线路转入非全相运行。然后进行单相重合 闸， 若为瞬 ＼ ／ Ｕ 时陛故障 ， 重合闸成功 ， 线路恢复三相正常运行状态 。 一厂、 ’ ］＿ ’ 厂、 一 一 ， 一 Ｊ搿＿ ｊ Ｖ 当然熄弧越快对重合闸成功越有利 ， 然而在非全相运 一 —Ｔ Ｔ 行期间，两运行相通过 电容耦合在故障点形成 电流 ；
一 ， ， 一 ， 一 、＋ ＿ 一 ， 厂、 ’ Ｖ ／ 一 、 Ｖ ／ ＾ 、一
引言
—
运行相通过负荷电流时 ， 因相间存 在互感 ， 在故 障相 线路 中感应 电动势 ， 同样在故障点形成电流。这两部 分电流之和称为潜供 电流。为 了使得单相重合成功 ， 要 求 潜供 电流较 小 ， 并 且熄 弧 时 恢复 电压 也 较低 。
图 １ 正常运行工况下输电线路等值 电路 图
［ 中图分 类号 ］ Ｔ Ｍ７ ［ 文献标 识码 ］ Ａ ［ 文 章编 号 ］ １ ６ ７ １ — ５ ０ ０ ４（ ２ ０ １ ７ ） ０ ２ ． ０ ０ １ ７ ． ０ ４
超高压电网潜供电流与单相重合闸
能较好地拟合过去, 但过未来的预测效果会随时间 的延长而减弱。此外 , 模型的建立和应用还存在以 下问题: 1) 我省处于计划经济向市场经济体制转轨的 时期 , 产业结构在进行大幅度的调整, 将导致用电 结构的显著变化。因此, 要做出合理的电力负荷预 测, 就要对产业结构的比例, 各行业的经济发展速
3
三相输电线路的电气参数
差别 , 如表 2 所示。按最大值取为 0 06s。
3 1 输电线路的基本电气参数 图 1 为三相输电线路的基本电气参数。它们可 以集中参数的形式表示 , 也可以分布参数的形式表 示。
间与电流大小和气象条件有关 , 当对电流进行补偿 后, 可以降到 0 2s 。 t4 t5 t6 t7 t5 t6 t7 t8 潜供电 弧弧道的去游离时间, 根 据试 从留有 裕度考虑的时间。为保证 开关 开关固 有合闸时间 , 如表 2 所示。各 验测定, 一般为 0 06s。 重合后弧道不再重燃 , 取 0 1s。 型开关不一样, 可取 0 25s。 开关合闸电阻工作时间, 为 0 02s。 以上从 t1 到 t8 的整个时间, 称为单相 重合闸 时间。实际的单相重合闸的整定时间, 就是根据它 作出的。 表 2 开关的动作时间
பைடு நூலகம்
∃ 0 25 ∃ 0 18 % 0 2 % 0 2 % 0 1 % 0 07
!
∃ 0 06 % 0 04 % 0 04 % 0 04 % 0 04
位的线路三相导线的对地电容相等。 3 2 输电线路的正序参数 R1 L1 C1 线路的正序电阻 线路的正序电感 线路的正序电容
漫湾侧 草铺侧
正序参数与基本参数之间的关系为: 2 3 影响单相重合闸成功率的因素 潜供电弧的熄灭和弧道不再重燃是单相重合闸 成功的关健。这里所说的潜供电流的熄灭是指在预 计的时间 ( 如 0 2s) 以内熄灭。如果潜供电弧的熄 灭时间超过此时 间, 或者虽然 熄灭, 可是又 重燃 了, 则重合闸就不会成功。 为了获得理想的比较短的潜供电弧的 熄灭时 间, 通常采用补偿的方法将潜供电流减小到一个合 理的数值 ( 一般为 10A 左右 ) 。为使弧道不致再重 10 R1 = R L1 = L- M C1 = 3C+ CZ 即线路正序电阻为导线的交流有效电阻; 线路 正序电感为导线的自感与互感之差; 线路的正序电 容为 3 倍相间电容与导线对地电容之和。 3 3 输电线路的另序参数 R0 线路的另序电阻 ( 1)
基于ATP_EMTP的特高压交流输电线路潜供电流仿真分析
（ R' + jwL' ） jwC' 为导线的传播系数。 式中 γ = 槡 由式（ 3 ） 、 （ 4 ） 可以得出如下结论： （ 1 ） 由电容引起的静电感应电压分量沿线分布 是一个常数， 与故障点位置无关。 （ 2 ） 由电容关系引起的潜供电流静电分量 I xC 的 沿线分布也几乎是常数。 （ 3 ） 由电感关系引起的恢复电压、 电磁感应分量 是以线路的中点为中心、 呈左右对称分布， 大小相等 方向相反， 如图 2 、 3 所示。 （ 4 ） 潜供电流电磁分量与故障点的位置密切相关。 当故障点出现在线路最左端时， 电流的方向是由大地流 向线路， 其潜供电流最大； 当故障点在线路最右端时， 电 流的方向是由线路流向大地， 其值与前者相同。
·
L（ C0 + 2 C12 ） 槡
潜供电弧的熄灭时间 潜供电弧在空气中燃烧， 只能靠风力以及电弧燃 烧产生的热气流拉弧， 因此熄弧的外界力量不大， 熄 灭时间主要与电流大小有关。 由于外界条件的复杂 性， 不存在精确的潜供电弧模型， 只能根据试验及运 行经验得到经验公式。 前苏联电力科学研究院根据 500 kV 线路的试验结果， 总结出了潜供电弧熄灭时 间 t、 电流大小 I 之间的经验公式［1］。 t = 0. 25 （ 0. 1 I + 0. 1 ） （ 5） 由式（ 5 ） 可得， 当 I = 20 A 时， t = 0. 75 s。 试验研究结果表明， 当风速为 1. 5 ～ 2. 5 m / s 时， 未经补偿的潜供电弧熄弧时间（ 按照 90% 的概率统 计） 可参考表 1 中的数据， 表中潜供电流数值是指潜 供电流基波工频分量有效值。
传递--潜供电流
圈接入
消弧线圈过补偿运行，3C0与L并联后的等值阻抗为感性， 与C12 组成串联线性谐振回路，传递过电压严重威胁发
电机的绝缘，其谐振条件为
L3C01C12
消弧线圈欠补偿运行， 3C0与L并联后的等值阻抗为容
性，电容传递回路，传递过电压比过补偿低，脱谐度越 小等值电容越小，在低压侧出现的传递过电压越接近值
实用文档
潜供电流中电磁分量较弱，主要 是静电分量
潜供电流和恢复电压太大，会使 电弧发生重燃而延迟灭弧，或者 不能最终灭弧。这是确定单相重 合闸的停电间隔时间，甚至是能 否采用单相重合闸的关键问题
实用文档
500kV输电线路有无电抗器补偿时 潜供电流与可能自灭时间（90%）
无电抗器补偿时潜供电流与可能自灭时间
潜供电流（有效值A） 8 14
自灭时间（s）（概率为90%） <0.1
0.15~0.10 0.25~0.18
有电抗器补偿时潜供电流与可能自灭时间
潜供电流（有效值A） 14 20 30 40
自灭时间（s）（概率为90%）
0.35~0.16
0.57~0.34
实用文档
0.64~0.41 0.78~0.50
U0，不会发生谐振现象
实用文档
传递过电压的危害
可能产生谐振（线性或铁磁谐振）；可能出现
传递过电压接近U0
传递过电压虽然不高，但与正序电压叠加的结 果导致三相对地电压的不平衡，出现一相、二 相、甚至三相电压同时升高的严重现象
所有的电压传递现象，不论是否引起谐振，都
是把一个电压等级系统的零序电压传递到另一
U 2 U 0C 1C 2 1 3 C 206 实3 用 文6 2 档 0 2 3 0 0 60 0 5 3 0 0 .50 k 5V