电力技术
2011年第1期总第108期
基于
EMTP
软件的超高压空载线路过电压研究
李山
孙
电力科学研究院（乌鲁木齐830011）
摘要：对750kV空载线路工频和合闸过电压进行了理论分析并且应用EMTP软件进行了仿真。仿真计算验证了理论分析的正确性。
关键词：超高压线路；过电压；仿真0
引言
在超高压电网中，内部过电压是决定设备绝缘与安全运行的主要因素之一，因此研究内部过电压有着重要意义。
EMTP软件是目前在电力系统中广泛使用的电磁暂态仿真程序，具有模拟复杂电力系统的功能，并且提供强大的元件模型库。本文采用EMTP软件对空载线路工频过电压进行仿真验证，分析了并联电抗器抑制工频过电压的作用，并针对目前正在运行的750kV吐哈空载线路过电压进行了仿真。1空载长线路工频过电压分析
工频过电压是确定超高压远距离输变电设备绝缘水平的重要依据。其幅值影响保护电器的工作[5]许超英，李海峰等．电力变压器励磁涌流和故障电流仿真研究[J]．继电器，2002，30(6)：29-33．
[6]赵泽益，冯志彪．电力自耦变压器数字实时仿真模型及数字积分[J]．上海：同济大学学报（自然科学版），2001，4．
[7]李永庄，林集明，曾昭华译．电磁暂态计算理论[M]．北京：水利电力出版社.1991，8[8]杨天民，施传立，谭显弟．电力自耦变压器及其应用[M]．水利电力出版社.1987[9]PedraJ，SainzL，CorcolesF，etal,PSPICE
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条件和保护效果，它的持续时间影响设备绝缘及运行性能。如果输电线路突然从负荷侧断开，线路就进人了开路状态。此时线路上，特别是其末端上，会出现较高的电压升高。这种过电压就是由空载线路的电容效应引起的。单端电源带空载长线其等效电路如图1所示:
图1带并联电抗器的超高压输电系统
750kV线路参数：R1=0.0142Ω/km；X1=0.2935Ω/kmC1=0.014261 F/km；R0=0.16Ω/kmX0=0.76Ω/kmC0=0.010152 F/km
高抗及小电抗参数：XL1=XL2=1523.8Ω；XLm=XLn=400Ω
computermodelofatransformer[J]．IEEETransonPowerDelivery，2004，19(1)：200-207．[10]李谦，王晓瑜等．变压器和电磁式电压互感器铁芯励磁特性转换方法的探讨[J]．变压器，1993，12：10-13．
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电力技术
超高压、长距离输电线路，一般需要考虑其分布参数特性.输电线路长线方程为：
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式中，错误！未找到引用源。
由式（2）可知，工频电压升高程度与线路长度l和系统电源电抗Xs有关。
错误！未找到引用源。
（1）
式中：U1——输电线路首端电压向量
2并联电抗器对工频过电压的抑制
线路的电容效应会引起空载线路上的电压高于电源电压，投人并联电抗器后，由于并联电抗器的电感能补偿线路的对地电容，减少流经线路的电容电流，削弱电容效应，所以在超高压及以上线路上一般都要安装并联电抗器以抑制工频过电压。本文分析了超高压线路并联电抗器的4种方式:仅末端带电抗器、仅首端带电抗器、两端均带电抗器、中间带电抗器。
根据二端口网络串联的规律，复合二端口网络方程的矩阵形式为
I1——输电线路首端电流向量U2——输电线路首端电压向量I2——输电线路首端电流向量Zc——线路波阻抗，γ——输电线路传输常数,
l——线路长度
系统电源可用电势E和串联一个集中参数的等值电源阻抗Zs来替代。线路末端接一个集中参数负载Z2(当线路为空载时，Z=∞)，如图2所示。
(3)
XL接在线路首末两端，见图1所示，I2=0，经简化得：
3仿真软件EMTP简介
EMTPE（ElectromagneticTransient&Power
图2长线路的复合二端口网络
Electronics）是专为进行电力系统电磁暂态与电力电子仿真研究开发的大型软件包，可模拟多相电力系统的电磁、机电和控制系统的暂态特性。主要用于电力系统电磁暂态分析、超/特高压输电系统过电压和绝缘配合、各种电力电子装置－包括高压直流输电（HVDC）和灵活交流输电(FACTS)装置的系统应用研究、设计和运行分析。该软件基于国际
利用复合二端口网络理论求解并简化得：
空载线路末端开路，I２＇=I2=O，U2=U2，得:
（2）
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公认的EMTP程序，由中国电力科学研究院系统所开发改进和功能完善，并经过20多年大量工程实践的检验，保证了软件的正确性、可靠性和实用性。
电力技术4仿真计算
以上对空载线路工频过电压及并联电抗器抑制工频过电压的作用进行了公式推导，现以图1某750kV系统为例进行仿真验证，参数见图1。
令k=U，当X结果见表1。2/ES=31.416Ω时，仿真线路长度越长，工频电压升高幅值越大。当I=962.04km时，线路发生谐振，工频电压升高至最大。表1的仿真计算验证了这一点。
表1不同线路长度下的仿真结果
l（km）369.7
6009001200
k（仿真结果）
1.1.1.2.013111415267
k（理论结果）
1.0151.1161.4212.268
补偿方式末端补偿首端补偿双端补偿无补偿
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表3不同补偿方式下的仿真结果
k(仿真结果)0.9481.0921.0131.143
k(理论计算)0.9611.0991.0151.145
4.2.2补偿度的影响
令k=U2/E,当Xs=31.416Ω,1=396.7km，并联电抗器安装在线路首末两端时，仿真结果如表4所示。
表4
补偿度（%）5060
不同补偿度下的仿真结果
k(仿真结果)1.01.0491.0351.0131.0070.994
k(理论计算)1.0691.0511.0381.0151.0090.995
4.1不同电源电抗的影响
以线路长度400km为基准，改变电源电抗大小。令k=U2/E,当1=369.7km时，仿真结果如表2所示。
表2不同电源电抗下的仿真结果Xs（Ω）
31.416
314.15623.81256.6
k（仿真结果）
1.1.1.1.013105216519
k（理论结果）
1.0151.1011.2231.508
708090100
由式(3)可知，并联电抗器的补偿度越大，并联电抗XL越小，电压升高越小。表4的仿真计算验证了这一点。
4.3空载线路的计划性合闸实例仿真
设n侧断路器断开，m侧断路器在t=0.005s(线路残压为0，合闸时刻为电源电压峰值)。以线路末端A相为研究对象。合闸后的波形是两倍频率电压和工频电压叠加的结果。随后,两倍频率电压持续衰减，最后剩下的是线路末端工频过电压。仿真图如图4:
4.2并联电抗器抑制工频过电压的作用4.2.1不同补偿方式的影响
令k=U2/E，当XS=31.416Ω,1=369.7km，补偿度为80%时，仿真结果如表3所示。
由表3可知，空载线路由于电容效应而发生的工频电压升高、在装设并联电抗器后会受到一定程度的抑制。并联电抗器的安装位置对补偿效果也有影响。在单电源情况下，相同补偿度装设在线路末端时对电压升高的抑制效果最好。从电力系统功率和电压稳定的角度出发，希望无功潮流流动尽可能小，因此应尽可能考虑在线路两端装设并联电抗器来线路电容效应引起的电压升高。
图4线路末端A相电压
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电力技术
2011年第1期总第108期
超高压变压器现场局部放电试验技术研究
何丹东
范旭华
徐路强
许广虎
电力科学研究院（乌鲁木齐830011）
摘要：介绍了750kV吐鲁番变电站主变压器现场局部放电检测方法、试验程序及试验设备参数选择，提出了超高压变压器局部放电测试抗干扰技术手段，为超高压变压器顺利投运提供了有力的技术保障。
关键词：750kV变压器；局部放电；抗干扰0
引言
750kV乌北-吐鲁番-哈密超高压输变电工程是地区首个超高压输变电工程。750kV超高压电力变压器是该工程的核心设备之一，为检查长途运输和现场安装后设备的绝缘状态，根据《Q/GDW157-2007
750kV电气设备交接试验标准》的要求，
750kV超高压变压器在现场安装完成后必须进行绕组连同套管的长时感应电压带局部放电试验。
750kV超高压变压器的现场局部放电试验在范围内尚属首次，技术难度很大：（1）超高压变
压器本体试验电压高，要求现场试验设备的电压高；（2）超高压变压器单台容量大、空载损耗大，对试验设备的容量、电源容量、补偿电抗器容量要求很高；（3）交接试验标准要求高，要求试验装置和贿赂自身局部放电量小；（4）现场试验环境差，影响因素多，极易对局部放电试验结果造成影响。1
被试变压器参数
吐鲁番站变压器有特变电工衡阳变压器厂制造，单相结构，单台容量500MVA。
试品型号:ODFPS-500000/750
额定容量：500000/500000/150000KVA额定电压：765/230±2×2.5%/63kV连接组别：Ia0i0（三相YNa0d11）冷却方式：OFAF空载损耗：100.5kW空载电流：0.05%
5结束语
本文应用EMTP软件研究了影响空载线路工频过电压的各种因素，验证了空载长线路工频和计划性合闸过电压理论计算的正确性。仿真结果表明:空载线路工频过电压受线路长度和电源电抗的影响，线路长度越长.工频电压升高幅值越大，电源容量越小，电源电抗越大，工频电压升高幅值越大。在各种工况下并联电抗器对工频过电压都有显著的抑制作用。在单电源情况下，相同补偿度装设在线路末端对电压升高的抑制效果最好;并联电抗器的补偿度越大，工频电压升
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高幅值越小。对于计划性合闸过电压是由工频稳态分量和无限多个逐渐衰减的谐波分量叠加组成。参考文献
[1]舒印彪.100kV交流特高压输电技术的研究与应用[J].电网技术，2005，29(19):1-6
[2]解广润.电力系统过电压〔M〕，北京水利电力出版社，1985:242-246
[3]EMTP/EMTPE使用说明[M]，中国电力科学研究院，2006，36-101
