專利名稱：一種限制特高壓交流輸電系統(tǒng)中過電壓的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種限制特高壓交流輸電系統(tǒng)中過電壓的系統(tǒng)，屬于高電壓輸電技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
過電壓及其防護(hù)是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵問題之一，對(duì)于特高壓交流輸電系統(tǒng)，該問題 尤為突出。目前制約我國特高壓交流輸變技術(shù)發(fā)展的重要因素是操作過電壓及雷電過電壓 水平過高，由于系統(tǒng)的過電壓水平對(duì)特高壓的設(shè)備選型及設(shè)備制造起著決定性的作用，過 高的過電壓水平會(huì)導(dǎo)致特高壓設(shè)備的研制存在技術(shù)瓶頸、造價(jià)過高。對(duì)于特高壓系統(tǒng)操 作過電壓，目前采用斷路器加裝合閘電阻和氧化鋅避雷器共同作用的方式限制，如圖1所 示。其中虛線框內(nèi)為帶合閘電阻的斷路器，而在變電站內(nèi)及線路兩端布置的避雷器為普 通避雷器。盡管這種方式可以極大程度地降低操作過電壓，但其達(dá)到的過電壓限制水平 (1. 6-1. 7p. u.)對(duì)于特高壓設(shè)備的絕緣水平要求仍十分苛刻。而且斷路器合閘電阻損壞率 較高，價(jià)格昂貴，電力系統(tǒng)傾向于取消合閘電阻。對(duì)于雷電過電壓，由于目前采用的避雷器 殘壓較高，各種變電站設(shè)備需要較高的絕緣裕度來保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本申請(qǐng)人曾經(jīng)提出利用沿線多組避雷器限制特高壓系統(tǒng)操作過電壓，但其中采用 的避雷器為普通避雷器，限制過電壓的效果還不夠理想。同時(shí)在變電站的斷路器中使用了 合閘電阻，使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種限制特高壓交流輸電系統(tǒng)中過電壓的系統(tǒng)，采用性能更 好的低殘壓避雷器限制操作過電壓以及雷電過電壓，同時(shí)取消合閘電阻，以滿足特高壓系 統(tǒng)過電壓防護(hù)的要求。本發(fā)明提出的限制特高壓交流輸電系統(tǒng)中過電壓的系統(tǒng)，包括第一變電站和第二變電站，用于對(duì)特高壓交流輸電系統(tǒng)中的電壓進(jìn)行升高或降 低，并對(duì)特高壓交流輸電系統(tǒng)中的能量傳輸進(jìn)行控制，第一變電站和第二變電站分別包括 多個(gè)變壓器、多組避雷器和多個(gè)斷路器，多個(gè)變壓器通過多個(gè)斷路器與高壓交流輸電系統(tǒng) 相連，多組避雷器分別并聯(lián)在多個(gè)相應(yīng)的變壓器與變電站的母線上；輸電線路，用于遠(yuǎn)距離傳輸電能，輸電線路連接在第一變電站和第二變電站之間， 輸電線路上設(shè)有多組避雷器。在線路高抗補(bǔ)償度為80%的情況下，當(dāng)輸電線路的長度小于 200公里時(shí)，在輸電線路的兩端設(shè)置兩組避雷器，當(dāng)輸電線路長度為200公里 300公里時(shí)， 在輸電線路中兩端設(shè)置兩組避雷器，在輸電線路中等距離設(shè)置1 2組避雷器，當(dāng)輸電線路 長度大于300公里時(shí)，在輸電線路中兩端設(shè)置兩組避雷器，在輸電線路中等距離設(shè)置3 5 組避雷器。上述系統(tǒng)中，所述的避雷器為低殘壓避雷器。
本發(fā)明提出的限 制特高壓交流輸電系統(tǒng)中過電壓的系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)如下1、本發(fā)明提出的過電壓保護(hù)系統(tǒng)，與已有的過電壓保護(hù)系統(tǒng)相比，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單， 因此降低了設(shè)備成本，而且工作可靠、有效。2、本發(fā)明的限制過電壓系統(tǒng)，利用低殘壓避雷器優(yōu)良的伏安特性以及一定的布置 方式，對(duì)操作過電壓與雷電過電壓進(jìn)行深度的限制，從而降低了對(duì)設(shè)備的絕緣要求，降低特 高壓設(shè)備的制造成本和制造難度，適用于目前我國的IOOOkV交流特高壓系統(tǒng)的過電壓防 護(hù)。3、本發(fā)明的限制過電壓系統(tǒng)，取消了變電站內(nèi)斷路器的合閘電阻的使用，從而延 長了斷路器的使用壽命，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。


圖1是已有的操作過電壓限制系統(tǒng)的電路示意圖。圖2是本發(fā)明提出的限制特高壓交流輸電系統(tǒng)中過電壓的系統(tǒng)示意圖。圖1和圖2中，1是第一變電站，2是輸電線路，3是第二變電站。T1 1~2和T1' T2'分別為第一變電站與第二變電站內(nèi)的變壓器，B1 B3和B/ B3'分別為第一變電站 與第二變電站內(nèi)的斷路器，A1 ^和A1' A3'分別為第一變電站與第二變電站內(nèi)的避雷 器，A4和A4'為輸電線路兩端的避雷器，B1 an為輸電線路上沿線裝設(shè)的避雷器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出的限制特高壓交流輸電系統(tǒng)中過電壓的系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包 括第一變電站1和第二變電站3，用于對(duì)高壓交流輸電系統(tǒng)中的電壓進(jìn)行升高或降 低，并對(duì)高壓交流輸電系統(tǒng)中的能量傳輸進(jìn)行控制，第一變電站和第二變電站分別包括多 個(gè)變壓器1\ 1~2和1\' T2'、多組避雷器、 、和、' A3'，以及多個(gè)斷路器Bi
B3'，多個(gè)變壓器通過多個(gè)斷路器與高壓交流輸電系統(tǒng)相連，多個(gè)避雷器分別 并聯(lián)在多個(gè)相應(yīng)的變壓器與變電站的母線上；輸電線路2，用于遠(yuǎn)距離傳輸電能，輸電線路連接在第一變電站和第二變電站之 間，輸電線路上設(shè)有多個(gè)避雷器。當(dāng)輸電線路的長度小于200公里時(shí)，在輸電線路的兩端設(shè) 置兩組避雷器A4和A4'，當(dāng)輸電線路長度為200公里 300公里時(shí)，在輸電線路的兩端設(shè) 置兩組避雷器A4和A4'，在輸電線路中等距離設(shè)置1 2組避雷器 a2，當(dāng)輸電線路長 度大于300公里時(shí)，在輸電線路的兩端設(shè)置兩組避雷器A4和A4'，在輸電線路中等距離設(shè) 置3 5組避雷器ai a5。上述系統(tǒng)中，所述的避雷器為低殘壓避雷器。其參數(shù)要求為雷電沖擊(20kA)殘壓1. 2-1. 45 ；典型值1. 39 ；操作沖擊(2kA)殘壓1. 0-1. 3 ；典型值1. 26 ；電壓梯度 200_240V/mm ；典型值230cm ；能量吸收密度200-300J/cm3；本發(fā)明提出的過電壓限制方法的工作原理是當(dāng)電力系統(tǒng)操作或雷擊產(chǎn)生操作過 電壓后，線路上或變電站內(nèi)的避雷器動(dòng)作，泄放由此產(chǎn)生的電流，并使整個(gè)系統(tǒng)保持在較低的避雷器殘壓水平上。由于低殘壓避雷器保護(hù)性能優(yōu)異，殘壓很低，這種方法可以在現(xiàn)有過 電壓水平的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限制操作過電壓與雷電過電壓。對(duì)于操作過電壓，利用變電站內(nèi) 或線路兩端的低殘壓避雷器足以降低變電站內(nèi)的過電壓。利用沿線裝設(shè)的低殘壓避雷器， 還可以使線路上的過電壓降到避雷器殘壓的水平，達(dá)到深度限制的目的。而對(duì)于雷電過電 壓，變電站內(nèi)的低殘壓避雷器可以限制侵入波幅值，保護(hù)各種變電站設(shè)備。以下是本發(fā)明系統(tǒng)用于限制操作過電壓的一個(gè)實(shí)施例。設(shè)輸電線路全長為20. 4公里，線路輸送容量為3184_jl430MVA，高抗補(bǔ)償度為 82. 9%，第一變電站側(cè)母線電壓1060. 4kV，第二變電站側(cè)母線電壓為1055. 4kV。目前采用的操作過電壓限制方案為在兩個(gè)變電站內(nèi)及線路兩側(cè)安裝普通避雷 器，同時(shí)斷路器安裝600Ω的合閘電阻。本發(fā)明配置的限制方案一為在變電站內(nèi)及線路兩 側(cè)安裝低殘壓避雷器，同時(shí)在沿線均勻布置3組低殘壓避雷器；限制方案二為在變電站內(nèi) 及線路兩側(cè)安裝低殘壓避雷器，同時(shí)在線路中點(diǎn)處布置一組低殘壓避雷器。采用的低殘壓 避雷器參數(shù)為上面所列的典型參數(shù)。使用本發(fā)明的過電壓限制系統(tǒng)后，可以使操作過電壓水平降低10% -20%。由此 可見本發(fā)明對(duì)操作過電壓限制的有效性。采用不同方案得到的過電壓如表1所示。表1對(duì)操作過電壓限制效果的比較
權(quán)利要求
1.一種限制特高壓交流輸電系統(tǒng)中過電壓的系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括第一變電站和第二變電站，用于對(duì)高壓交流輸電系統(tǒng)中的電壓進(jìn)行升高或降低，并對(duì) 高壓交流輸電系統(tǒng)中的能量傳輸進(jìn)行控制，第一變電站和第二變電站分別包括多個(gè)變壓 器、多個(gè)避雷器和多個(gè)斷路器，多個(gè)變壓器通過多個(gè)斷路器與高壓交流輸電系統(tǒng)相連，多組 避雷器分別并聯(lián)在多個(gè)相應(yīng)的變壓器與變電站的母線上；輸電線路，用于遠(yuǎn)距離傳輸電能，輸電線路連接在第一變電站和第二變電站之間，輸電 線路上設(shè)有多組避雷器，當(dāng)輸電線路的長度小于200公里時(shí)，在輸電線路的兩端設(shè)置兩組 低殘壓避雷器，當(dāng)輸電線路長度為200公里 300公里時(shí)，在輸電線路中兩端設(shè)置兩組避雷 器，在輸電線路中等距離設(shè)置1 2組避雷器，當(dāng)輸電線路長度大于300公里時(shí)，在輸電線 路中兩端設(shè)置兩組避雷器，在輸電線路中等距離設(shè)置3 5組避雷器。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于其中所述的避雷器為低殘壓避雷器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種限制特高壓交流輸電系統(tǒng)中過電壓的系統(tǒng)，屬于高電壓輸電技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括用于對(duì)高壓交流輸電系統(tǒng)中的電壓進(jìn)行升高或降低，并對(duì)高壓交流輸電系統(tǒng)中的能量傳輸進(jìn)行控制的第一變電站和第二變電站，用于遠(yuǎn)距離傳輸電能的輸電線路，輸電線路上設(shè)有多組避雷器，避雷器采用具有優(yōu)異伏安特性的低殘壓避雷器，本發(fā)明系統(tǒng)在降低現(xiàn)有的過電壓水平的同時(shí)，更好的保護(hù)變電站內(nèi)的設(shè)備，降低對(duì)設(shè)備的絕緣要求，從而降低設(shè)備的制造成本與制造難度；可以取消合閘電阻在斷路器中的使用，從而延長設(shè)備的使用壽命，提高系統(tǒng)的工作可靠性。
文檔編號(hào)H02H9/04GK102074948SQ20111002337
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者何金良, 曾嶸, 李辰, 胡軍 申請(qǐng)人:清華大學(xué)