電力系統(tǒng)過電壓課程設計任務書-學生用

1、電力系統(tǒng)過電壓課程設計任 務 書一、 目的與要求1 掌握集中參數(shù)、分布參數(shù)回路中的暫態(tài)計算方法。熟練使用EMTP程序。2 了解輸電線路防雷分析的數(shù)值計算方法。掌握輸電線路采用線路避雷器提高線路耐雷水平的基本原理，并評價其效果。3 了解輸電線路工頻過電壓、操作過電壓的數(shù)值計算方法。掌握限制工頻過電壓、操作過電壓的主要措施，并評價其效果。二、 主要內容1 簡單的集中參數(shù)電路、分布參數(shù)電路暫態(tài)計算EMTP簡介；集中參數(shù)電路暫態(tài)計算；非線性電感電路計算；電容放電電路計算；分壓器的電位分布；斷路器觸頭恢復電壓計算；波在單相線路上的傳播；沖擊波作用于單相線路的研究；180km分布參數(shù)輸電線路及集中參數(shù)電路

2、計算。計算參數(shù)見附錄1。2 工頻過電壓計算與分析500kV輸電線路在正常送電狀態(tài)下甩負荷工頻過電壓計算；單相接地故障工頻過電壓計算；兩相接地故障工頻過電壓計算；并聯(lián)電抗器的作用。計算參數(shù)見附錄2。3 操作過電壓計算與分析合閘、重合閘500kV空載輸電線路的統(tǒng)計操作過電壓計算；統(tǒng)計開關的應用；并聯(lián)電抗器、避雷器的作用。計算參數(shù)見附錄3。4 輸電線路防雷計算與分析輸電線路采用線路避雷器后的線路耐雷水平計算；避雷器吸收的雷電放電能量及放電電流分析；安裝避雷器后提高線路耐雷水平的效果評價。計算參數(shù)見附錄4。三、 進度計劃序號設計(實驗)內容完成時間備注1簡單的集中參數(shù)電路、分布參數(shù)電路暫態(tài)計算3天25

3、00kV工頻過電壓計算與分析2天3合閘、重合閘500kV空載輸電線路的統(tǒng)計操作過電壓計算2天4輸電線路防雷計算與分析2天5總結，寫設計報告1天四、 設計成果要求1 計算程序（電子版），包括原始數(shù)據(jù)輸入文件（*.adp，*.atp）、計算結果輸出文件（*.lis），*為學號。2 計算報告，包括工頻過電壓計算結果總結、合閘操作過電壓計算結果總結、輸電線路防雷計算結果總結。五、 考核方式綜合以下方式給定成績（五級計分制）。1 程序、計算報告等設計成果。2 獨立工作能力及設計過程的表現(xiàn)。3 回答問題的情況。 學生姓名：指導教師： 年 月 日附件1 簡單的集中參數(shù)電路、分布參數(shù)電路暫態(tài)計算練習題習題1

4、集中參數(shù)電路暫計算步長，最大計算時間：。輸出全部節(jié)點電壓。習題2 分壓器的簡化電路圖如下：參數(shù)：計算步長：，最大計算時間：。輸出全部節(jié)點電壓及R、L、C串聯(lián)支路的電流。習題3 恢復電壓計算；計算步長：，最大計算時間：。輸出全部節(jié)點電壓。習題4 波在單相線路上的傳播 參數(shù)： 計算步長：，最大計算時間：。輸出全部節(jié)點電壓。習題5 180km三相全換位輸電線路，分別在60km和120km處換位，等均分為18段，其電路圖如下：電路參數(shù)：（下列參數(shù)中wC、wL全部按f =3000HZ給出）1. 集中參數(shù) ，2. NP三相p型電路，參數(shù)為 3. 電源 ； 4. 時空開關tclosetopenK10.010

5、.0K20.00410.0K30.00410.0K1¢0.01010.0K2¢0.01410.0K3¢0.01410.0計算步長：，最大計算時間：。輸出18-C、18-B、18-A三個節(jié)點的電壓。習題6 180Km分布參數(shù)輸電線路及集中參數(shù)電路計算 電壓源，R1、R2，開關參數(shù)均同第七題。 三相輸電線路的參數(shù)為：（wC、wL按f =3000HZ給出） 零序： 正序： 線路長度：計算時間步長：，最大計算時間：。輸出18-C、18-B、18-A三個節(jié)點的電壓。習題7 沖擊波作用于單相線路研究電壓波形：避雷器的伏安特性：i(A)0. 300. 1000. 2500. 5

6、000. 7000.u(kV)0. 380. 530. 610. 640. 662.計算時間步長：，最大計算時間：。輸出所有節(jié)點的電壓和避雷器所在支路電流。習題8 求圖示電路穩(wěn)態(tài)解參數(shù)：； 三相輸電線路參數(shù)為：線路長度： 零序： 正序： 時控開關參數(shù)：Tclose Topen TagainK1K2K3K4 -1.0 0.00028 +0.0001 -1.0 10 -1.0 10 0.0000001 10 電源電壓： 輸出：1） SA、SB、SC、1A、1B、1C、2A、2B、2C、0A、0B、0C 12個節(jié)點電壓； 2）支路電壓U0A-SA、U0B-SB、U0C-SC、； 3）支路 SA-0A

7、、SB-0B中wL的支路電流，支路0B-SB、0C-SC中R的支路電流習題9 電容放電電路計算時控開關K參數(shù) ：Tclose=0.0，Topen=1.0s初始條件：，計算時間步長：，最大計算時間：。輸出所有節(jié)點的電壓。附件2 500kV工頻過電壓計算用參數(shù)一、 系統(tǒng)運行方式FS2：內蒙和華北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行，豐鎮(zhèn)側高抗投入運行。FS3：內蒙和華北主網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行，豐鎮(zhèn)側高抗退出運行。二、 系統(tǒng)簡化等值接線及等值參數(shù)豐鎮(zhèn) 萬全EQ2EQ1963.8+j57.6948.6-j49.6表1 等值網(wǎng)絡參數(shù)運行方式節(jié)點等值電勢母線電壓等值系統(tǒng)阻抗有效值/kV角度/°有效值/kV角度/°正序/

8、W零序/WFS2豐 鎮(zhèn)527.722.02513.613.351.77+j42.510.44+j50.67萬 全513.20.00510.54.450.49+j21.415.47+j28.20FS3豐 鎮(zhèn)538.121.29525.912.981.77+j42.510.44+j50.67萬 全510.70.00513.24.440.49+j21.415.47+j28.20三、 豐萬線線路參數(shù)豐萬線線路全長154.33km；三相輸電線路的參數(shù)為（f =50Hz）： 正序： ，零序： ， 四、 并聯(lián)電抗器豐鎮(zhèn)線路側并聯(lián)電抗器參數(shù)為：高抗額定容量為3´50MVA，中性點小電抗為500W。五

9、、 預期計算結果（提交計算程序電子版、書面計算報告）1. 豐鎮(zhèn)側正常甩負荷K0、單相短路K1、兩相短路K2的工頻過電壓。2. 萬全側正常甩負荷K0、單相短路K1、兩相短路K2的工頻過電壓。附件3 500kV合閘（重合閘）操作過電壓計算用參數(shù)一、 系統(tǒng)簡化等值接線豐鎮(zhèn) 萬全EQ2EQ1表1 等值網(wǎng)絡參數(shù)節(jié)點等值電勢母線電壓等值系統(tǒng)阻抗有效值/kV角度/°有效值/kV角度/°正序/W零序/W豐 鎮(zhèn)531.30.00531.3-0.70+j48.770.44+j50.67萬 全509.50.00509.5-0.49+j21.415.47+j28.20二、 豐萬線線路參數(shù)豐萬線線路

10、全長154.33km；三相輸電線路的參數(shù)為（f =50Hz）： 正序： ，零序： ， 三、 并聯(lián)電抗器豐鎮(zhèn)線路側并聯(lián)電抗器參數(shù)為：高抗額定容量為3´50MVA，中性點小電抗為500W。四、 避雷器計算中考慮金屬氧化物避雷器（MOA）對內過電壓的限制作用。線路側MOA的額定電壓為444kV，變電站母線側MOA的額定電壓為420kV。非線性特性如表2所示。I (A)0.010.555025005000700010000U (kV)350425480550680721773795五、 預期計算結果（提交計算程序電子版、書面計算報告）1. 合空線統(tǒng)計過電壓2. 三相重合閘統(tǒng)計過電壓，采用0.

11、5s快速自動重合閘附件4 輸電線路防雷計算用參數(shù)一、 線路情況本設計選定以桿塔接地電阻過高而裝設MOA為對象。雷擊桿塔計算圖、計算用桿塔尺寸如圖1、2所示。計算中不考慮電暈的影響；大地土壤電阻率取500W×m；桿塔用分布參數(shù)表示，波阻抗查有關資料確定；導、地線參數(shù)見表1，35kV、110kV、220kV線路檔距分別為200km、300km、400km，輸入幾何尺寸由PCLCP程序處理， 5、6號桿以外的線路由不換位的長導線模擬。表1 導線、地線參數(shù)型號標稱截面mm2根數(shù)/直徑（mm）截面（mm2）直徑（mm）直流電阻（W/km）（20）弧垂m鋁鋼鋁鋼導線鋼芯LGJ120/2026/2

12、.387/1.85115.6718.8215.075.550.24965.2GJ507/3.0049.489.000.57862.9二、 接地電阻范圍接地電阻應考慮季節(jié)系數(shù)、利用系數(shù)及沖擊系數(shù)，在計算中取電阻變化范圍為20100W，正常接地電阻值取為15W（規(guī)程規(guī)定的上限），以上均指沖擊接地電阻。三、 線路絕緣子串電氣強度35kV的每串絕緣子由片3片X-4.5絕緣子組成，50%沖擊放電電壓為350kV。四、 避雷器安裝位置接地電阻過高的桿塔上需安裝MOA。比較符合實際情況是，1.21.6km地段的接地電阻特困難，那么，對于檔距為300400，有三基桿塔的接地電阻過高，如附圖中的0、1、2號桿。

13、另外，高接地電阻桿塔邊沿一基受雷擊時，通過MOA流向導線的雷電流使導線電位抬高，這一高電位進行到相鄰桿塔時，盡管相鄰桿塔接地電阻為正常值，相鄰桿塔也會發(fā)生閃絡，為使接地電阻過高的影響不向外延伸，應在與其相鄰的接地電阻為正常值桿塔也安裝MOA。避雷器的性能參數(shù)： 表2 避雷器的性能參數(shù)系統(tǒng)電壓(kV)35110220額定電壓(kV)5195190標稱放電電流(10kA)51010直流參考電壓(kV)73134268雷電沖擊電流殘壓(kV)140300600二次大電流沖擊耐受(10kA)65100100局部放電(pC)505050間隙特性操作沖擊耐受電壓(kV)³132³325³650雷電沖擊耐受電壓(kV)£280£577£11551min工頻耐受電壓(kV)³92³230³460表2 避雷器的伏安特性： I (A)0.00030.0010.051010050030005000U (kV)57.360.064.9269.7876.6284.094.14105.18五、 雷電流及雷擊點取雷電流的波形為2.6/50ms；也可以采用斜角