220kV输电线路分相电气特性及其对电网影响的研究

论文摘要

为了减少电力系统正常运行时电流和电压的不对称性,原则上高压架空线路应采用换位措施。但设计和运行经验证明,高压线路完全换位会减弱线路的机械强度,并增加其建造和运行的费用。对于同杆双回架设的高压线路,由于导线与导线之间存在着电磁和静电的耦合关系,更加难以实现完全换位。随着我国用电负荷的强劲增长及城市化进程的不断加快,地区电网中出现大量的短甚至超短的220kV同杆多回输电线路,且普遍采用不换位架设。近年来因不换位同杆双回线路引起系统三相电流不平衡问题日益突出,不平衡电流除了增大电网输电元件的损耗之外,过大的不平衡电流可能导致发电机负序保护或者线路零序保护误动,从而造成大面积停电。因此,研究高压不换位线路参数不对称所引起的三相电流不平衡问题具有重要意义。对于三相参数不对称线路,三相参数变换到序坐标下仍不能解耦,因此在研究不换位高压线路的不对称问题时一般在相坐标下对线路三相参数进行建模。本文首先从卡森模型出发,对不换位架空线路进行分相参数建模,详细介绍了线路各相电感和电容的计算方法以及架空地线和分裂导线的处理方法,并针对220kV线路提出了研究不平衡电流的化简模型。在此基础上分析线路塔型、导线参数、相序排列等因素对不平衡电流的影响。对于同杆并架双回线路,本文从互感矩阵的不对称性的角度来研究线路的参数不对称问题,阐述了利用调整相序手段降低线路电流不平衡度的数学原理,并从36种相序排列方式中归结出6种影响电流不平衡度的相序排列方式。研究在线路长度、负荷等变化的情况下,该6种相序排列方式对各种电流不平衡度的影响,从中寻找具有普遍适用性相序排列方式以降低线路不平衡电流。结合实际电网的环网条件,研究电源相角和线路潮流等因素对不平衡电流的影响。最后以EMTDC仿真为手段对深圳电网典型线路的不平衡电流进行再现,并根据前文的研究结论提出相应的解决方法并仿真验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的目的和意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 本文研究内容及章节安排
• 第二章 输电线路分相参数建模
• 2.1 不换位高压线路三相模型
• 2.2 不换位架空线路的电气参数计算
• 2.2.1 自阻抗参数计算
• 2.2.2 互阻抗参数计算
• 2.2.3 容抗参数计算
• 2.3 分裂导线的处理
• 2.4 架空地线的处理
• 2.4.1 线路阻抗矩阵修改
• 2.4.2 线路容抗矩阵修改
• 2.5 研究220kV线路不平衡电流的三相简化模型
• 2.5.1 线路末端短路时的三相电流表达式
• 2.5.2 线路末端带负荷时的三相电流
• 2.5.3 研究不平衡电流的三相线路简化模型的提出
• 2.6 本章小结
• 第三章 影响电流不平衡度的因素分析
• 3.1 电流不平衡度的定义
• 3.2 单回线路的不平衡影响因素
• 3.3 双回线路的不平衡因素分析
• 3.3.1 计算模型
• 3.3.2 各因素对不平衡度的影响分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 环网不换位线路的不平衡分析
• 4.1 环网等值回路的不平衡分析
• 4.2 环网中不平衡影响因素仿真分析
• 4.2.1 电源相角差的影响
• 4.2.2 电源幅值差的影响
• 4.2.3 线路两端负荷的影响
• 4.3 线路相序排列的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 深圳电网清经线不平衡电流解决方案
• 5.1 清经线三相不平衡简介
• 5.2 清经线环网仿真模型
• 5.3 降低电流不平衡度方案
• 5.3.1 方案一
• 5.3.2 方案二
• 5.4 两种方案的比较
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢