深度限制特高壓交流系統(tǒng)過電壓關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)研究

研究雷電和操作過電壓的特征及防護(hù)是特高壓系統(tǒng)建設(shè)及安全運行的關(guān)鍵問題之一。本項目在國際上首次提出綜合考慮電力系統(tǒng)地上電網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備、地下接地系統(tǒng)的實際波過程的電磁暫態(tài)精確分析方法，用于分析電力系統(tǒng)的雷電及操作電磁暫態(tài)過程，使電磁暫態(tài)分析更接近實際波過程。系統(tǒng)研究包括絕緣子的非標(biāo)準(zhǔn)波沖擊閃絡(luò)特性及先導(dǎo)閃絡(luò)判據(jù)模型，土壤的電-熱擊穿機理及接地系統(tǒng)時頻特性模型，特高壓導(dǎo)線的沖擊電暈特性及伏-庫特性模型，避雷器寬頻特性模型等特高壓系統(tǒng)關(guān)鍵元件的電磁暫態(tài)分析模型。提出基于電磁場和分形理論的雷電先導(dǎo)發(fā)展模型，從三維角度分析雷擊特高壓輸電線路的行為特征。提出從防護(hù)繞擊和降低操作過電壓來深度限制特高壓系統(tǒng)的過電壓。研制滿足特高壓輸變電工程深度限制過電壓要求的低殘壓和大通流容量的壓敏電阻，建立全新的低殘壓、大通流容量的壓敏電阻體系，降低特高壓設(shè)備的絕緣水平和制造瓶頸，可帶來電力系統(tǒng)絕緣配合的第三次改變。 2100433B

在中性點裝消弧線圈可以避免因電弧接地而引起的過電壓；改善電網(wǎng)的參數(shù)或者運行方式避免諧振條件的形成；保證斷路器三相同期動作，不重燃，或在斷路器觸頭處裝低值并聯(lián)電阻，降低操作過電壓；裝設(shè)并聯(lián)電抗器補償線路的電容效應(yīng)，限制切合空載線路時的過電壓；改善發(fā)電機的調(diào)速裝置降低甩負(fù)荷引起的過電壓；使用性能優(yōu)良的避雷器限制過電壓。

限制器滅磁和過壓保護(hù)

觸發(fā)單元是靜態(tài)滅磁裝置（跨接器）的一部分，具有多個獨立的放電可控硅觸發(fā)回路。

電機的受控滅磁回路可以是雙冗余的，與滅磁開關(guān)的跳閘線圈同時接通。另外，設(shè)有一個電壓檢測回路，在勵磁電壓超過預(yù)設(shè)值時它會自動觸發(fā)可控硅。因此跨接器作為獨立的過電壓保護(hù)裝置，可保護(hù)可控硅橋和磁場繞組免受危險過電壓尖峰的沖擊。

限制器PT故障檢測

對PT故障的檢測是通過比較發(fā)電機機端電壓與勵磁變副邊電壓的測量值實現(xiàn)的。如果兩個電壓的差超過整定值（發(fā)電機機端電壓額定值的15%），邏輯控制器將啟動切換：如果兩個通道公用一組PT，從自動方式切換到手動方式，如果雙通道使用各自獨立的PT，而且運行通道出現(xiàn)PT斷線，從運行通道的自動方式切換到備用通道的自動方式。如果兩組PT都出現(xiàn)故障，則切換到手動。

限制器轉(zhuǎn)子溫度測量

轉(zhuǎn)子溫度測量是通過計算勵磁繞組的電阻實現(xiàn)的，轉(zhuǎn)子溫度的測量結(jié)果可以在就地顯示和、或遠(yuǎn)方顯示，并可用于報警顯示。

限制器過流保護(hù)

過流保護(hù)分反時限過流保護(hù)和瞬時過流保護(hù)。過流保護(hù)的特性與所介紹的最大勵磁電流限制器的特性相似，但過流保護(hù)的特性曲線高于最大勵磁電流限制器的特性曲線。

限制器轉(zhuǎn)子接地保護(hù)

轉(zhuǎn)子接地保護(hù)裝置UNS3020是一個獨立的保護(hù)繼電器。它用作發(fā)電機整個轉(zhuǎn)子回路（包括功率可控硅和勵磁變壓器二次側(cè)）的接地故障保護(hù)。它的特點是：2段結(jié)構(gòu)（1段報警，2段跳機），每段定值和延時可單獨調(diào)整。

如圖2，是轉(zhuǎn)子接地保護(hù)原理圖。

限制器電力系統(tǒng)穩(wěn)定器

電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）是UNITORL6000測量單元板MUB的一個標(biāo)準(zhǔn)軟件功能。PSS通過引入附加反饋信號來抑制同步發(fā)電機的低頻振蕩，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

直流輸電系統(tǒng)中存在著許多電感和電容元件，如平波電抗器、濾波器、沖擊波吸收電容器、換流閥的均壓阻尼回路、設(shè)備和連接線的雜散電容和電感等。當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障或進(jìn)行操作時，由于系統(tǒng)參數(shù)和運行條件的改變，會引起電容和電感間的電磁能量轉(zhuǎn)換和振蕩，產(chǎn)生各種內(nèi)部過電壓。直流系統(tǒng)內(nèi)部過電壓產(chǎn)生的機理、幅值、頻率、波形都與交流系統(tǒng)的內(nèi)部過電壓有較大的差別。其頻率范圍寬，幅值可限制的較低。直流系統(tǒng)的內(nèi)部過電壓主要有直流輸電線路全電壓起動，換流閥閉鎖，直流線路接地故障，換流站內(nèi)接地故障等所引起的過電壓以及來自交流系統(tǒng)的操作過電壓。由于在直流系統(tǒng)中廣泛利用其快速控制功能和各種阻尼措施，使得大部分內(nèi)部過電壓都能降低到1.7倍的額定直流電壓以下。