摘 要

特高压交流输电线路目前在世界范围内迅速发展，由于其电压等级的特殊性，其过电压问题不能简单地看做是超高压系统的倍数的关系。特高压系统有一些显著的特点：分布电容大，分布电阻以及电感小、输电线路距离较长。相比起超高压，其过电压会更为严重。在特高压输电系统中，最为典型的过电压课题就是合闸过电压的问题。变压器、断路器还有输电线路等等设备的绝缘强度的设计都会受到合闸过电压的影响，更重要的是，它还对整个电力系统的安全运行，起着至关重要的作用。所以，要想降低系统的绝缘水平、减少工地程投资成本、降低过电压对设备所造成的损坏，就必须想方设法降低过电压倍数。

本文以我国首条特高压交流输电线路：晋东南—南阳—荆门交流1000 kV试验示范工程为研究对象，从理论上分析特高压输电线路中空载合闸过电压的产生原理，通过理论计算，分析了各种因素对合闸过电压的影响，讨论了几种限制合闸过电压的措施。

利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC，建立了晋南荆交流1000 kV输电线路的仿真模型，通过数值计算，分析了各种措施对合闸过电压的限制效果，讨论了限制合闸过电压的策略。

关键词：特高压；合闸过电压；金属氧化物避雷器；合闸电阻；并联电抗器

Abstract

UHV AC transmission lines are developed rapidly in the world, because of the particularity of the voltage level, it cannot be just thought as the several times of the ultra-high voltage system. There are some significant features in UHV system. For example, high distributed capacitance, low distributed resistance and long transmission lines. Compared with 750kV systems, its overvoltage is more severely. Therefore in UHV transmission system, the most vital question is the problem of switching overvoltage. Because the design of insulation strength of transformer, circuit breaker and transmission line and equipment is depend on the closing overvoltage. What's more, it also plays an important role in the field of safe function of the entire power system. So, in order to reduce the insulation level of the system, cut down the investment cost and reduce the damage caused by overvoltage to the equipment, we must find ways to reduce the overvoltage ratio.

This article is based on China's first UHV AC transmission lines. I analyze the mechanism of no-load switching overvoltage of it in theory and summarize the various factors affecting the switching overvoltage through theoretical calculation, put forward several measures to limit closing overvoltage.

Next, with the help of electromagnetic transient simulation software PSCAD/EMTDC, a simulation model of the 1000kV Jin—Nan—Jing line is established, I analyze the results of simulation. Finally, I summarize the strategy to limit closing overvoltage.

Key Words：UHV; Switching Overvoltage; MOA; Closing Resistor; Paralleling Reactor

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 特高压交流输电系统的特点 2

1.3 国内外研究现状 2

1.4 本课题研究内容 4

第2章 合闸过电压的理论分析 5

2.1 特高压空载线路合闸过电压分类 6

2.2 空载长线因电容效应而产生的工频过电压 6

2.3 空载线路合闸过电压影响因素 8

2.3.1电源电压合闸相角的影响 8

2.3.2 自动重合闸的影响 9

2.3.3线路损耗 10

2.4 特高压输电线路合闸过电压的抑制措施 10

2.5 本章小结 10

第3章 特高压输电线路合闸过电压计算参数 12

3.1 晋南荆线1000kV特高压输电线路参数的选择 12

3.1.1.线路参数 13

3.1.2金属氧化物避雷器（MOA）的选择 14

3.1.3断路器合闸电阻的选择 15

3.1.4 并联电抗器的应用 16

3.2 1000kV特高压输电系统限制过电压目标的探讨 16

3.3 本章小结 17

第4章 特高压输电线路合闸过电压的仿真分析 18

4.1 计划性合闸过电压仿真 18

4.1.1以线路长度为变量 19

4.1.2以合闸时刻为变量 19

4.1.3三相不同期合闸的仿真 21

4.2 使用并联电抗器限制工频过电压进行仿真 21

4.2.1线路首端安装并联电抗器 21

4.2.2 线路末端安装并联电抗器 22

4.2.3 线路两端安装并联电抗器 22

4.3 使用金属氧化物避雷器限制合闸过电压进行仿真 25

4.4 使用断路器合闸电阻限制合闸过电压进行仿真 26

4.5本章小结 27

第5章 结论 28

参考文献 29

致谢 31

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

改革开放以来，我国经济急速发展，从而导致用电需求目前急剧增加，但需要引起注意的是，我国能源和电力负荷分布状况很不均衡：70%~80%的水电资源位于西部、西南部；三分之二的煤炭资源分布在西北部；而用电负荷大约有三分之二位于东部沿海地区和京广铁路以东的经济发达地区。加之我国幅员辽阔，能源中心与负荷中心距离相隔大约有一千公里。因此需要利用特高压系统进行远距离、大容量输送电能。为了解决中国国民经济发展中的能源供应问题，就一定要在大力抓紧开发能源集中地区的同时，建立一个覆盖全国的能源传输通道，努力做到早日实现远距离、大容量 “西电东送，北电南送”目标。但是若要想实现这个目标，原有的超高压输电线路已经很难满足我们的需求。众所周知的是，在电力系统中，系统的额定电压越高，那么系统中线路的传输功率就越大，这样便会导致线路损耗也就越小。因此，为了提高输送电效率、加大传输容量，可以通过提高输电电压的等级来实现。

随着科学技术的进步，全社会各行各业都越来越离不开电能的支持，电力系统在社会发展中也扮演着不可或缺的十分重要的角色。为了适应社会发展与进步，电力系统也需要不断地提高其电压等级。根据我国的电力发展规划：我国的发电装机容量将在五年后达到1100GW。而根据世界上的其他国家电网发展规律，容量每增加一倍，引进一个新的电压等级就势在必行。

在十年前，国家制定出了一个特高压电网的总体发展目标：即由两个系统构成——1000kV交流系统和±800kV级直流系统。未来，在智能电网与特高压电网普及之后，全国电网整体稳定性与每一个区间的电网之间的支援能力有着密切的联系。