(锡林郭勒盟输电工区 内蒙古自治区锡林郭勒盟 026000)
摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，人们生活质量在不断提高，对于电力的需求在不断加大，对高压输电线路电力恢复时的过电压校验至关重要。针对供电恢复路径恢复过程的过电压问题，从线路的分布参数特性分析了线路参数的对空充过电压的影响，针对供电恢复过程中输电线路的容升效应，分析含有分叉的多条线路恢复供电时的操作过电压和工频过电压特性；然后利用仿真软件ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ建立符合实际的仿真模型，针对２２０、１１０ｋＶ等级的输电线路型号的过电压进行大量仿真实验。最后通过ＭＡＴＬＡＢ软件计算出各型号线路末端电压与线路长度的拟合函数，将该函数用于计算高压输电线路电力恢复的过电压，结合具体的例子进行论证。仿真分析及拟合方法结果表明具有良好的实用性，对电网黑启动决策优化具有重要的指导价值，为高压输电线路电力恢复的决策过程节省大量计算时间。
关键词：高压输电线路；过电压；研究
引言
特高压输电线路过电压的维护与控制系统的探究钻研是增强特高压电网的主干网络的必要步骤，它不但会关系到变压器、断路器等特高压专用装置绝缘强度的数值，还能够直接影响到电力系统是否能够安全可靠地运行。本文对特高压输电线路的工频过电压和操作过电压发生的缘由进行了充分的理论剖析，还给出了一些对于过电压系统的维护与控制的方法。
1特高压输电线路雷电过电压的分类
特高压输电线路雷电过电压分类主要可以分成来两大类，分别为：直击雷过电压、感应雷过电压。直击雷过电压根据雷击对象不同，还可以分成反击、绕击两种形式，前者的雷击对象为特高压输电线路的杆塔或者避雷线，后者的雷击对象为特高压输电线路的导线。反击直击雷过电压在实际应用中被击点会形成高电位引发绝缘子闪络形成的过电压形式，绕击直击雷过电压在实际应用会在输电线路上产生过电压形式。感应雷过电压根据放电阶段不同，可以分为：先导放电阶段以及主放电阶段，先导放电阶段中产生空间电场，导致最靠近通道的导线感应给出异种正束缚电荷，此外，感应雷过电压还包含两个方面：电磁感应分量、静电感应分量，其中静电感应对感应雷过电压的贡献值最大。相比较而言，感应雷的波形较为平缓，不会造成相间过电压。
2过电压计算过程
１）对供电恢复路径恢复过程的过电压问题，研究了线路的分布参数特性分析了线路参数对空充过电压的影响，并针对供电恢复过程中输电线路的容升效应，分析含有分叉的多条线路恢复供电时的操作过电压和工频过电压特性。２）利用仿真软件ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ建立符合实际的仿真模型，针对２２０、１１０ｋＶ等级的输电线路型号的过电压进行大量仿真实验，通过仿真结果可得到过电压的幅值与线路长度成正比关系。利用Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真软件搭建仿真模型，建立了高压输电线路恢复方案的系统模型。分别对含有２２０、１１０ｋＶ等级的各型号输电线路恢复方案的系统模型进行大量过电压仿真实验，通过不断改变线路的长度来测量线路的工频过电压以及操作过电压，分析线路长度跟过电压的幅值关系。３）通过ＭＡＴＬＡＢ软件对大量的实验数据进行过电压拟合，得出了各型号线路末端电压与线路长度的拟合函数，通过拟合函数计算高压输电线路恢复方案的过电压值。在恢复方案里面存在多条线路时，每条线路末端的过电压都是前面几条线路叠加的一个结果，因此，在计算的过程中需要对上一条线路的电压值进行折算。
计算过程如下：（１）先计算第一条线路末端的电压值，将该线路长度带入对应该线路型号的拟合函数中，计算出该线路的过电压值，如果该高压输电线路恢复方案中只存在一条线路，则结束过电压的计算，否则执行下一步计算；（２）把第一条线路末端的电压值进行折算，即将第一条线路求得的电压值带入第二条线路对应型号的拟合函数中，求出折算后所对应的长度值；（３）将上一步折算出的线路长度再加上第二条线路的实际长度，将最终的长度值再次带入第二条线路对应型号的拟合函数中，最后求出对应的过电压值，如果该条线路为最后一条线路，则结束过电压的计算，否则继续从第（２）步执行下一条线路的过电压计算；（４）循环计算直到最后一条线路结束计算，输出每条线路末端过电压值。
3过电压及其限制措施的仿真分析
本文在仿真基础上对晋东南到荆门输电系统各种故障下的工频过电压水平进行了研究，并对各种补偿措施条件下的过电压水平进行对比分析和图形绘制，从而得到不同故障类型的最佳运行方式。各种补偿措施设如下6种情况：A：当晋东南至荆门全段线路空载无无功补偿时在0.02s的过电压标幺值；B：当两段线路末端无功补偿时的过电压标幺值；C：当两段线路首端补偿时的过电压标幺值；D：当两段线路首末端无功补偿时的过电压标幺值；E：当前段线路首端补偿，后段线路末端补偿时的过电压标幺值；F：当前段线路末端补偿，后段线路首端补偿时的过电压标幺值。在空载状态，两段处于首末端补偿时效果最好，其次是在线路长550km时两段处于末端补偿显现出来比较大的优势，相对于首末端补偿时，后者比较经济；而当在线路少于550km时，晋东南至南阳段末端补偿和南阳至荆门段首端补偿有较优效果。当两段处于首端补偿时，把晋东南发生A相单相接地事故且在0.03ms甩负荷情况设为A；把南阳发生A相单相接地甩负荷的情况设为B；把荆门发生A相单相接地甩负荷的情况设为C。
4控制工频过电压
1）并联高压电抗器。控制减小特高压输电线工频过电压的最主要方法就是利用并联高压电抗器，它能补偿特高压输电线路的对地方面的电容，减小特高压电流的容性电流，削弱电容效应。适合恰当的选择电抗器，使得电感量正好可将工频过电压控制在特高压输电线路许可的范围内。不同情况下的电抗器可以安装在线路的不同位置，比如首段末端等。2）可调或可控高抗。利用可控或者可调高抗时，可以使特高压输电线路网在重载状态下运行状态获得在低补偿度，如此从电源出发送往别处的电压就会降低，使得电源的电动势不至于像利用可控高抗之前那么高，还能在不同程度上有利于无功平衡，甚至能够让电源运送本领有不同程度的提升3）用特殊的避雷器。利用金属氧化物避雷器（MOA）能抑制很短时间内拥有高幅值的工频过电压，但这会对MOA能量方面提出很高的要求。一般情况不予考虑，仅特殊时使用。
结语
本文针对高压输电线路电力恢复研究的过电压问题，利用仿真软件ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对以水电站为主电网充电过电压进行了研究。文中提出的方法经过了大量实验验证，针对实际的电网做了分析，通过工频过电压与线路长度的函数计算出的值用来作为过电压判据是可行的。可以事先将涉及到的各型号线路进行仿真分析，得到对应的工频过电压拟合函数。在进行过电压计算时，可以直接进行调用，把该路径线路长度带入事先算好的该型号线路对应的拟合函数中计算出末端电压值，如该值小于过电压允许的极值则该路径通过过电压校验，反之则该路不能通过过电压校验，需要另寻其他路径。本文提出的基于拟合函数计算过电压的方法有良好的实用性，已经应用于云南某电网的黑启动恢复过程的过电压校验，这样不仅可以预防在实际恢复过程中出现过电压越限，而且为高压输电线路电力恢复的决策过程节省大量计算时间，并且具有重要的指导价值。
参考文献：
[1] 杨志刚．特高压输电线过电压抑制与维护[J]．电气工程应用，2010，（2）．
[2] 李雅洁，谭建成．基于PSCAD/EMTDC仿真平台的特高压直流输电控制系统探究钻研[J]．电气开关，2014，（6）．