1. 研究目的与意义
我国的特点是能源资源与经济发展地理分布极不平衡,谁的主要分布在西南、西北地区,煤炭主要集中在华北地区,负荷中心却集中在东部和东南部的沿海地区。所以根据我国的国情必须发展长距离、大容量电力传输技术,实现西电东输,北电南送。超高压技术具有跨区域、大容量、远距离、低损耗等优势,无论从电网发展,还是从能源资源分布条件和国家经济发展需求来看,建设超高低输电工程,是工业发展的必然趋势。我国电力系统一般不采用三相重合闸,因此在超高压线路的操作过电压绝缘配合中空载线路合闸过电压就具有非常重要的意义。MATLAB是一个应用非常广泛的仿真分析计算软件,超高压输电线路空载合闸过电压仿真分析是一项基础工作,采用MATLAB软件能够达到事半功倍的效果。
2. 课题关键问题和重难点
对于超高压空载线路,影响其合闸过电压大小的因素很多,主要有:合闸时电源电压的相角、线路上的残余电压、三相断路器不同期合闸、线路上串补装置、自动重合闸等,以下将对这些因素进行分析,研究其对合闸过电压的影响。
(1)线路长度和电源容量:在其他参数 一定时,过电压幅值将随线路的增长而明显增大。
(2)合闸时电源电压的相位角α:合闸过电压幅值在很大程度上取决于初次谐波电压的幅值。
3. 国内外研究现状(文献综述)
高电压技术主要研究高电压、强电场下各种电气物理问题。研究高电压技术,目的是为了解决电力系统中过电压与绝缘这一对矛盾。高电压技术是随着电压远距离输电而发展起来的。
使用超高电压等级输送电能。超高电压是指 330千伏至765千伏的电压等级,即330(345)千伏、400(380)千伏、500(550)千伏、765(750)千伏等各种电压等级。超高压输电是发电容量和用电负荷增长、输电距离延长的必然要求。超高压输电是电力工业发展水平的重要标志之一。随着电能利用的广泛发展,许多国家都在兴建大容量水电站、火电厂、核电站以及电站群,而动力资源又往往远离负荷中心,只有采用超高压输电才能有效而经济地实现输电任务。超高压输电可以增大输送容量和传输距离,降低单位功率电力传输的工程造价,减少线路损耗,节省线路走廊占地面积,具有显著的综合经济效益和社会效益。另外,大电力系统之间的互联也需要超高压输电来完成。超高压输电的使用范围大致如表所列。若以220千伏输电指标为100%,超高压输电每公里的相对投资、每千瓦时电输送百公里的相对成本以及金属材料消耗量等,均有大幅度降低,线路走廊利用率则有明显提高。
随着电压等级的提高,合闸操作所产生的过电压幅值也随之增高。对于特高压输电线路,由于采用分裂导线,线路的相间电容和对地电容均增大,空载或轻载时电容电流将在线路的电感上产生压降,带电情况下电容的充电功率与电压的平方有关,且随其增大而急剧增大,巨大的充电功率通过系统的感性元件时不仅会引起工频电压升高,而且还将增大线路有功功率和电能的损耗。另外,当系统中使用断路器接通或切除某些电气元件时,将在断路器端口出现操作过电压,且往往是在工频电压升高的基础上产生;工频过电压与操作过电压相叠加,使操作过电压更严重。对空载线路进行合闸操作时,所产生的过电压倍数将达到 2.5 倍以上,严重威胁绝缘欲度,必须加以限制,使其保持特高压允许的 1.6~1.8 倍的绝缘欲度。目前常用于限制空载线路合闸过电压的一般措施有:并联电抗器、带有并联电阻的断路器、金属氧化物避雷器等。
4. 研究方案
(1)熟悉MATLAB基本操作;
(2)Simulink系统建模;
(3)断路器合闸电阻值及接入时间选取;
5. 工作计划
(1)第1周:毕业设计课题相关知识复习;
(2)第2周:查找有关课题的参考书和中英文文献; 阅读有关课题的书籍及文献;主要参考文献有【1】MATLAB 使用手册,Maths Works公司,2010; 【2】马永翔,《高电压技术》,北京大学出版社,2009; 【3】周泽存,《高电压技术》,中国电力出版社,2007;【4】文远芳,《高电压技术》,华中科技大学出版社,2001;
(3)第3周:超高压输电线路过电压计算模型;
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