矯立新，郭 潔，列劍平，劉 赫，劉俊博

（1．國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長(zhǎng)春 130021；2．西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，西安 710049）

500 kV串聯(lián)補(bǔ)償裝置MOV運(yùn)行工況及暫態(tài)負(fù)荷應(yīng)力分布研究

矯立新1，郭 潔2，列劍平1，劉 赫1，劉俊博1

（1．國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院，長(zhǎng)春 130021；2．西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，西安 710049）

金屬氧化物限壓器（MOV）作為輸電線(xiàn)路串聯(lián)補(bǔ)償裝置的重要組成部分，限制系統(tǒng)故障時(shí)電容器極間的暫態(tài)過(guò)電壓。MOV通常由多個(gè)單元并聯(lián)構(gòu)成，故障瞬間會(huì)通過(guò)大電流、吸收高能量。MOV單元間暫態(tài)負(fù)荷應(yīng)力的分布狀況直接影響MOV的保護(hù)特性，應(yīng)通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)確保其暫態(tài)運(yùn)行可靠性。以某500 kV交流超高壓帶串補(bǔ)裝置的系統(tǒng)為例建立了數(shù)值仿真模型，利用EMTP-ATP研究了串聯(lián)補(bǔ)償裝置在不同運(yùn)行方式下區(qū)外故障和區(qū)內(nèi)故障時(shí)MOV的負(fù)荷應(yīng)力。綜合MOV的電壓-溫度特性試驗(yàn)結(jié)果，深入研究了MOV并聯(lián)單元間暫態(tài)負(fù)荷應(yīng)力分布特性及其影響因素。研究結(jié)果表明，在暫態(tài)過(guò)程中由于電阻片阻抗的負(fù)溫度系數(shù)特性導(dǎo)致MOV并聯(lián)單元間的電流分流不均勻程度加劇，使各單元的吸收能量極不均衡，若參數(shù)控制不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致MOV局部單元負(fù)荷應(yīng)力惡性發(fā)展直至損壞。通過(guò)研究，獲得了MOV單元間暫態(tài)能量應(yīng)力不均勻度與靜態(tài)固有不均勻度間的關(guān)系，為優(yōu)化MOV多柱單元間參數(shù)配置提供了依據(jù)。

串聯(lián)補(bǔ)償；MOV；溫度系數(shù)；暫態(tài)負(fù)荷應(yīng)力分布

0 引言

目前，我國(guó)已經(jīng)在多條超特高壓、遠(yuǎn)距離交流輸電線(xiàn)路上加裝串聯(lián)補(bǔ)償裝置，以補(bǔ)償輸電線(xiàn)路的感抗提高輸電線(xiàn)路的送電能力[1]。串聯(lián)補(bǔ)償電容器是串聯(lián)補(bǔ)償裝置的核心組成部分，也是過(guò)電壓保護(hù)的重要對(duì)象，國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用MOV對(duì)其進(jìn)行保護(hù)[2]。盡管MOV的應(yīng)用技術(shù)越來(lái)越成熟，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，但其在實(shí)際運(yùn)行中仍存在一定問(wèn)題，威脅串補(bǔ)系統(tǒng)的安全運(yùn)行[3]。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，自2008年以來(lái)，我國(guó)有多個(gè)500kV串補(bǔ)站發(fā)生了串補(bǔ)MOV個(gè)別單元爆炸或壓力釋放動(dòng)作事故[4]，事故原因有待深入研究。

以某500 kV交流帶串聯(lián)補(bǔ)償實(shí)際工程為研究背景，試驗(yàn)和仿真計(jì)算相結(jié)合的方法，研究了500 kV串聯(lián)補(bǔ)償裝置MOV的運(yùn)行工況及其暫態(tài)負(fù)荷應(yīng)力，研究了MOV并聯(lián)單元間的暫態(tài)負(fù)荷應(yīng)力的分布狀況及其影響因素，從而提出了優(yōu)化和改善MOV并聯(lián)單元間暫態(tài)負(fù)荷應(yīng)力分布的方法與原則。

1 串聯(lián)補(bǔ)償系統(tǒng)

研究的串補(bǔ)系統(tǒng)包括甲、乙和丙三個(gè)變電站，包括甲乙I回、II回緊湊型單回線(xiàn)路和甲丙常規(guī)單回線(xiàn)路在甲站側(cè)裝有串補(bǔ)裝置。串補(bǔ)裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 500 kV串補(bǔ)裝置主接線(xiàn)單相示意圖Fig.1 Schematic diagram of 500 kV series compensation

系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，串補(bǔ)電容器串接在線(xiàn)路中補(bǔ)償無(wú)功。系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，串補(bǔ)電容器流過(guò)最高幾十千安的短路電流，此時(shí)MOV動(dòng)作保護(hù)將電容器組的電壓迅速限制在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，一般為2.0 p.u.～2.5 p.u.。但由于MOV承受的是工頻電壓，流通大電流，對(duì)MOV的性能要求極為嚴(yán)苛，因此需要及時(shí)觸發(fā)火花間隙保護(hù)MOV免于損壞。設(shè)置旁路斷路器是用于旁路間隙，為火花間隙熄弧提供條件。

2 MOV運(yùn)行工況研究

在超高壓串聯(lián)補(bǔ)償系統(tǒng)中，考慮的典型故障形式主要有線(xiàn)路單相接地、兩相接地、三相接地和兩相相間短路。根據(jù)故障發(fā)生的位置分為區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障。串補(bǔ)所在線(xiàn)路上發(fā)生的故障稱(chēng)為區(qū)內(nèi)故障；串補(bǔ)所在線(xiàn)路以外的故障稱(chēng)為區(qū)外故障[4，5]。

研究的串聯(lián)補(bǔ)償裝置中的火花間隙和旁路斷路器的觸發(fā)參量和閾值有明確規(guī)定：系統(tǒng)出現(xiàn)區(qū)外故障時(shí)，串補(bǔ)裝置MOV及時(shí)動(dòng)作限制串補(bǔ)電容器兩端的過(guò)電壓，火花間隙和旁路斷路器不動(dòng)作；系統(tǒng)出現(xiàn)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，在檢測(cè)到MOV吸收能量或者放電電流超過(guò)火花間隙的觸發(fā)閾值后，觸發(fā)火花間隙，1ms內(nèi)閉合旁路斷路器[6]。

利用EMTP－ATP電磁暫態(tài)程序建立了包括三個(gè)變電站和多條出現(xiàn)的串補(bǔ)系統(tǒng)仿真計(jì)算模型，計(jì)算中采用統(tǒng)計(jì)方法，即設(shè)定接地故障發(fā)生時(shí)刻在一個(gè)周期（20 ms）內(nèi)均勻分布，統(tǒng)計(jì)次數(shù)為120次·相，計(jì)算出各仿真結(jié)果的統(tǒng)計(jì)值。

2.1 甲乙線(xiàn)區(qū)外故障

系統(tǒng)出現(xiàn)區(qū)外故障時(shí)，故障點(diǎn)距離串補(bǔ)站越近，短路故障電流越大，則MOV吸收能量和流通電流越大。仿真中重點(diǎn)確定了甲乙I線(xiàn)區(qū)外故障點(diǎn)如圖2所示，B1故障在串補(bǔ)線(xiàn)路側(cè)，B2故障在串補(bǔ)母線(xiàn)側(cè)。計(jì)算結(jié)果如表1所示。

圖2 甲乙I線(xiàn)區(qū)外故障位置Fig.2 External fault points of Jia Yi I line

表1 甲乙I線(xiàn)區(qū)外故障時(shí)計(jì)算結(jié)果Table 1 Calculated results of Jia Yi I line external faults

表1中計(jì)算結(jié)果表明：甲丙線(xiàn)的串補(bǔ)線(xiàn)路側(cè)區(qū)外三相接地故障時(shí)，甲乙串補(bǔ)中串補(bǔ)電容器和MOV的運(yùn)行負(fù)荷最高，串補(bǔ)電容器兩端的最大過(guò)電壓為2.04 p.u.，MOV吸收的最高能量為 47.4 MJ，MOV的最大放電電流為11.8 kA；

2.2 甲乙線(xiàn)區(qū)內(nèi)故障

區(qū)內(nèi)短路故障時(shí)該線(xiàn)路上出現(xiàn)過(guò)電流，直接威脅串補(bǔ)電容器，MOV花間隙的可靠配合可以確保MOV的安全運(yùn)行。區(qū)內(nèi)故障的故障點(diǎn)在串補(bǔ)電容器母線(xiàn)側(cè)、串補(bǔ)電容器線(xiàn)路側(cè)和羅百I(mǎi)線(xiàn)沿線(xiàn)，由百色站到羅平站沿線(xiàn)故障點(diǎn)設(shè)定為線(xiàn)路的30%、60%和90%節(jié)點(diǎn)處。仿真計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 甲乙I線(xiàn)區(qū)內(nèi)故障時(shí)計(jì)算結(jié)果Table 2 Calculated results of Jia Yi I line regional faults

表2中計(jì)算結(jié)果表明：甲乙區(qū)內(nèi)故障MOV吸收能量最大為51.0 MJ，放電電流最大為29.3 kA，此時(shí)甲乙II線(xiàn)退出運(yùn)行。

綜上，將甲丙線(xiàn)的串補(bǔ)線(xiàn)路側(cè)三相接地故障確定為典型的甲乙線(xiàn)區(qū)外故障工況；將甲乙II線(xiàn)退出運(yùn)行時(shí)60%線(xiàn)路節(jié)點(diǎn)三相接地故障確定為典型的甲乙線(xiàn)區(qū)內(nèi)故障工況。后文進(jìn)行的MOV多單元間暫態(tài)負(fù)荷應(yīng)力分布研究均在此基礎(chǔ)上完成。

3 MOV暫態(tài)負(fù)荷應(yīng)力分布研究

3.1 MOV的暫態(tài)熱特性

MOV多單元間暫態(tài)負(fù)荷應(yīng)力分布研究的關(guān)鍵點(diǎn)是暫態(tài)中MOV電阻片的特性，包括熱特性和電特性。MOV的暫態(tài)熱特性涉及MOV的溫升、散熱和熱平衡整個(gè)過(guò)程，在結(jié)構(gòu)一定的前提下，電阻片的熱特性起決定作用[7-10]。系統(tǒng)故障時(shí)，MOV吸收大量過(guò)電壓能量，電阻片溫度升高，故障清除后，在持續(xù)運(yùn)行電壓下MOV的散熱必須大于發(fā)熱，使MOV溫度逐漸下降回到穩(wěn)定運(yùn)行溫度，否則，MOV的溫度繼續(xù)上升，最終導(dǎo)致熱崩潰[11]。在實(shí)際的系統(tǒng)中，由于MOV單元間的暫態(tài)熱特性存在差異，影響因素包括MOV各單元自身參數(shù)存在的固有差異和暫態(tài)溫度特性差異。

研究中，對(duì)工程中采用的某公司生產(chǎn)的MOV電阻片取樣進(jìn)行V-A特性和阻抗-溫度特性測(cè)試研究，實(shí)驗(yàn)得到了MOV電阻片在小電流區(qū)和工作區(qū)的電壓-溫度系數(shù)，研究表面MOV電阻片阻抗在穩(wěn)態(tài)和流過(guò)幾百安培電流暫態(tài)過(guò)程中均具有負(fù)的溫度系數(shù)特性。依據(jù)DL/T1156-2012“串聯(lián)補(bǔ)償裝置用金屬氧化物限壓器”標(biāo)準(zhǔn)電流分布系數(shù)λ定義為并聯(lián)在一起的電阻片柱（或單元）間流過(guò)的最大電流與平均電流之比[12]。

3.2 仿真條件

研究中依據(jù)超特高壓系統(tǒng)對(duì)MOV電流分布系數(shù)的要求和生產(chǎn)技術(shù)水平分別將λ設(shè)置為1.03、1.05和1.10。為方便敘述，將MOV并聯(lián)單元中局部阻抗處于極小值，即分流差異最大的單元命名為1號(hào)MOV單元，其它特性視為相同的均為2號(hào)MOV單元。

甲乙串補(bǔ)MOV的結(jié)構(gòu)和能量參數(shù)如表3所示。

表3 甲乙串補(bǔ)MOV的結(jié)構(gòu)和能量參數(shù)Table 3 Structure and energy parameters of Jia Yi series compensation MOV

3.3 MOV并聯(lián)單元間暫態(tài)負(fù)荷應(yīng)力分布

3.3.1 MOV單元散熱特性相同

溫度作為MOV的運(yùn)行參量，直接反應(yīng)了MOV的能量吸收情況，間接體現(xiàn)了各MOV單元或單元內(nèi)部電阻片的分流負(fù)荷均一性。筆者在研究MOV并聯(lián)單元間暫態(tài)負(fù)荷應(yīng)力分布時(shí)，考慮MOV的溫度特性，同時(shí)假設(shè)MOV并聯(lián)單元散熱性能基本相同，即各單元間僅存在有因電流分布不均而形成的溫差。

1）典型區(qū)外故障：計(jì)算結(jié)果如圖3所示。由圖3中數(shù)據(jù)可以看出，隨著溫升的增加，MOV并聯(lián)單元件的電流分布越來(lái)越不均勻，電流分布系數(shù)λ越來(lái)越大，1號(hào)MOV單元吸收能量逐漸增大。系統(tǒng)第一次短路故障后2號(hào)MOV單元溫升45℃，對(duì)應(yīng)圖3中數(shù)據(jù)，1號(hào)MOV單元在λ=1.03時(shí)吸收能量4.557MJ；在λ=1.05時(shí)吸收能量4.678MJ；在λ=1.10時(shí)吸收能量4.986MJ。均未超過(guò)單臺(tái)MOV額定允許能量5.362 MJ。

圖3 區(qū)外故障時(shí)1號(hào)MOV單元吸收能量隨溫升變化情況Fig.3 The change of absorption energy with temperature rise of 1MOV under external fault

2）典型區(qū)內(nèi)故障：計(jì)算結(jié)果如圖4所示。

圖4 區(qū)內(nèi)故障時(shí)1號(hào)MOV單元吸收能量隨溫升變化Fig.4 The change of absorption energy with temperature rise of 1MOV under regional fault

由圖4中數(shù)據(jù)可以看出，系統(tǒng)第一次短路故障后2號(hào)MOV單元溫升50℃，對(duì)應(yīng)圖4中數(shù)據(jù)，1號(hào)MOV單元在λ=1.03時(shí)吸收能量5.167 MJ；在λ=1.05時(shí)吸收能量5.300 MJ；在λ=1.10時(shí)吸收能量5.636 MJ。僅在λ=1.10時(shí)超過(guò)單臺(tái)MOV額定允許能量5.362MJ，但在λ=1.05時(shí)已經(jīng)接近能量上限。

λ=1.03和λ=1.05時(shí)1號(hào)MOV單元吸收能量如表4所示。1號(hào)MOV單元的吸收能量均未超出單臺(tái)MOV允許額定能量，且1號(hào)MOV單元的能量裕度隨著單相MOV能量裕度的減小而遞減。典型區(qū)內(nèi)故障工況下，λ=1.03時(shí)，對(duì)應(yīng)單相MOV 8.0%的能量裕度1號(hào)MOV單元的能量裕度僅為3.8%；λ=1.05時(shí)1號(hào)MOV單元的能量裕度降為1.2%，已接近單臺(tái)MOV設(shè)計(jì)能量上限。

3.3.2 MOV單元散熱特性不同

在實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境中，由于MOV自身固有特性的差異、結(jié)構(gòu)、位置布局和環(huán)境溫度等因素的影響，MOV并聯(lián)單元的溫度分布很難均勻一致，不僅系統(tǒng)故障時(shí)各MOV并聯(lián)單元的溫升不同，故障清除后各MOV并聯(lián)單元的散熱特性也不盡一致[13～14]。目前對(duì)各運(yùn)行中MOV并聯(lián)單元溫度變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)還是空白，業(yè)內(nèi)人士主要通過(guò)實(shí)時(shí)模擬計(jì)算MOV并聯(lián)單元的暫態(tài)熱特性[15]。研究表明，串補(bǔ)系統(tǒng)出現(xiàn)第二次短路故障前MOV并聯(lián)單元間溫差大多處在10℃左右[16]。仿真研究中設(shè)定1號(hào)MOV單元比2號(hào)MOV單元的溫升高10℃。

表4 電流分布系數(shù)為1.03和1.05時(shí)MOV運(yùn)行參數(shù)Table 4 Operation results of MOV under different λ1.03 and 1.05

1）典型區(qū)外故障：計(jì)算結(jié)果如圖5所示，其中橫坐標(biāo)為2號(hào)MOV單元的溫升。

圖5 區(qū)外故障時(shí)1號(hào)MOV單元吸收能量隨溫升變化Fig.5 The change of absorption energy with temperature rise of 1MOV under external fault

由圖5可以看出，系統(tǒng)第一次出現(xiàn)短路故障后2號(hào)MOV單元最高溫升至45℃，考慮散熱因素降溫10℃，2號(hào)MOV單元溫度為35℃，此時(shí)1號(hào)MOV單元在λ=1.03時(shí)吸收能量為5.025 MJ；在λ=1.05時(shí)吸收能量為5.160 MJ；在λ=1.10時(shí)吸收能量為5.502 MJ吸收能量超過(guò)MOV單元額定允許最大吸收能量5.362 MJ。

2）典型區(qū)內(nèi)故障：計(jì)算結(jié)果如圖6所示，其中橫坐標(biāo)為2號(hào)MOV單元的溫升。

由圖6可看出，系統(tǒng)第一次發(fā)生短路故障后2號(hào)MOV單元最高溫升至51℃，考慮散熱因素降溫10℃，2號(hào)MOV單元溫度為41℃，1號(hào)MOV單元在λ=1.03時(shí)吸收能量為5.646 MJ；在λ=1.05時(shí)吸收能量為5.789 MJ；在λ=1.10時(shí)吸收能量為6.151 MJ。均超過(guò)了MOV單元額定允許最大能量5.362 MJ。

圖6 區(qū)內(nèi)故障時(shí)1號(hào)MOV單元吸收能量隨溫升變化Fig.6 The change of absorption energy with temperature rise of 1MOV under regional fault

分析結(jié)果如表5所示。由表5中數(shù)據(jù)可知，典型區(qū)內(nèi)故障工況下，特性差異最大的1號(hào)MOV單元在λ=1.03時(shí)吸收能量裕度為－5%，λ=1.05時(shí)吸收能量裕度為－7.4%，均已超過(guò)MOV單元額定最大允許吸收能量上限。

表5 電流分布系數(shù)為1.03和1.05時(shí)MOV運(yùn)行參數(shù)Table 5 Operation results of MOV under different λ 1.03 and 1.05

上述研究結(jié)果表明：1號(hào)MOV單元吸收的最大能量與MOV單元間的電流分布系數(shù)、二次故障前的溫差成正比關(guān)系。若MOV并聯(lián)單元間最大電流分布不均勻系數(shù)λ控制在1.05以下，此時(shí)單相MOV的能量設(shè)計(jì)冗余須在22%以上，且二次故障前MOV單元間最大溫差應(yīng)能控制在10℃以?xún)?nèi)，才能確保多單元并聯(lián)的MOV的運(yùn)行可靠性。

4 結(jié)論

1）目前國(guó)內(nèi)配方工藝生產(chǎn)的MOV電阻片具有很強(qiáng)的阻抗溫度特性，在0～幾十甚至幾百A內(nèi)等值阻抗均呈現(xiàn)明顯的負(fù)溫度系數(shù)，即隨著溫度的升高，阻抗顯著減小，導(dǎo)致分流不均進(jìn)一步加劇。

2）暫態(tài)過(guò)程中單元吸收的能量與MOV單元間的靜態(tài)電流分布不均勻系數(shù)、二次故障前的溫差成正比關(guān)系。

3）若MOV單元間電流分布系數(shù)λ控制在1.05以下，二次故障前MOV單元間的溫差控制在10℃以?xún)?nèi)，則MOV的吸收能量設(shè)計(jì)冗余應(yīng)在22%以上，才能保證在最嚴(yán)酷工況下MOV單元吸收能量不超過(guò)預(yù)期設(shè)計(jì)值，從而保證MOV運(yùn)行安全。

[1]李開(kāi)利．500 kV串補(bǔ)裝置MOV運(yùn)行工況研究[D]．廣州：華南理工大學(xué)，2012．

[2]楊玉娟．串聯(lián)補(bǔ)償電容器組用金屬氧化物非線(xiàn)性電阻器（MOV）的研制及特點(diǎn)[J]．電瓷避雷器，2011（5）：100－106．YANG Yujuan.Development and characteristics of metal oxide nonlinearity resistor（MOV）for series compensation capacitor banks[J].Insulators and Surge Arresters，2011（5）：100－106.

[3]葉波，陳忠偉，黃康駕．串補(bǔ)站MOV故障分析診斷[J]．廣西電力，2010，33（5）：55－57．YE Bo，CHENG Zhongwei，HUANG Kangjia.Analysis and diagnose of MOV fault in series compensation station[J].Guangxi Electric Power.2010，33（5）：55－57.

[4]夏毅，姚文軍，趙淑珍，等．一起串聯(lián)補(bǔ)償電容器復(fù)雜故障的分析[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011，35（7）：91－96．XIA Yi，YAO wenjun，ZHAO shuzhen，et al.Analysis on a complex fault in series compensation MOV[J].Automation of Electric Power Systems，2011，35（7）：91－96.

[5]陳喜鵬．500 kV串聯(lián)補(bǔ)償過(guò)電壓研究[D]．廣州：華南理工大學(xué)，2010．

[6]劉剛，蔡漢生，陳喜鵬，等．南方電網(wǎng)500 kV串補(bǔ)MOV壓力釋放事件分析[J]．南方電網(wǎng)技術(shù)，2014，8（4）：57－61．LIU Gang，CAI Hansheng，CHEN Xipeng，et al.Analysis on the pressure relief accident of 500 kV series compensation MOV in china southern power grid[J].Southern Power System Technology，2014，8（4）：57－61.

[7]張搏宇，李光范，陳立棟，等．避雷器及其比例單元的散熱特性研究[J]．電瓷避雷器，2010（4）：46－50．ZHANG Boyu，LI Guangfan，CHEN Lidong，et al.Study on the thermal dispersion ability of MOA and MOA section[J].Insulators and Surge Arresters，2010（4）：46－50.

[8]郭潔，朱躍．溫度對(duì)MOA電阻片主要電氣性能的影響[J]．電瓷避雷器，2002（2）：18－33．GUO Jie，ZHU Yue.Impact of temperature on some basic electrical characteristics of MOV[J].Insulators and Surge Arresters，2002（2）：18－33.

[9]樓嘉懿，楊仲江，姜蘇，等．MOV多片并聯(lián)在沖擊老化過(guò)程中溫度差的變化[J]．電瓷避雷器，2016（1）：49－54．LOUJiayi，YANGZhongjiang，JIANGSu，etal.Temperature difference changing of the multi－chip MOV in parallel in the process of impulse aging[J].Insulators and Surge Ar-resters，2016（1）：49－54.

[10]李懷龍，邢應(yīng)春，徐斌，等．ZnO電阻片大電流通過(guò)次數(shù)與壽命的關(guān)系[J]．電瓷避雷器，2010（6）：38－41．LI Huailong，XING Yingchun，XU Bin，et al.The relationship of the times of large current pass through ZnO varistor and Its lifetime[J].Insulators and Surge Arresters，2010（6）：38－41.

[11]何金良，劉俊，胡軍，等．電力系統(tǒng)避雷器用ZnO壓敏電阻研究進(jìn)展[J]．高電壓技術(shù)，2011，37（3）：634－641．HE Jinliang，LIU Jun，HU Jun，et al.Development of ZnO varistors in metal oxide arrestors[J].High Voltage Engineering，2011，37（3）：634－641.

[12]串聯(lián)補(bǔ)償裝置用金屬氧化物限壓器．DL/T 1156－2012．中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)書(shū)號(hào)[S]．北京：國(guó)家能源局，2012．JIANG Weiping.Transient simulative research in real－time on the 750 kV power system in northwest china[R].Beijing，China：CEPRI，2002.

[13]楊仲江，李強(qiáng)，張棖，等．MOV在交直流電壓下耐受能力的試驗(yàn)研究[J]．電瓷避雷器，2013（6）：42－47．YANG Zhongjiang，LI Qiang，ZHANG Cheng，et al.The experimental study on the resistance ability of MOV under AC/DC voltage[J].Insulators and Surge Arresters，2013（6）：42－47.

[14]胡淑慧，趙冬一，王家軍，等．多柱并聯(lián)電阻片柱沖擊電流分布不均勻系數(shù)測(cè)量方法的研究[J]．電瓷避雷器，2012（4）：106－110．HU Shuhui，ZHAO Dongyi，WANG Jiajun，et al.Study on measuring methods of non－uniform coefficient of umpulse current distribution of multi－column varistors in parallel[J].Insulators and Surge Arresters，2012（4）：106－110.

[15]唐宗華，譚震宇，孫樹(shù)敏，等．基于耦合場(chǎng)的金屬氧化物限壓器的溫度計(jì)算與特性分析[J]．高電壓技術(shù)，2013，39（3）：733－739．TANG Zonghua，TAN Zhenyu，SUN Shumin，et al.Temperature calculation and property analysis of metal oxide varistor based on coupled fields[J].High Voltage Engineering，2013，39（3）：733－739.

[16]賀子鳴，陳維江，陳秀娟，等．多柱芯體并聯(lián)結(jié)構(gòu)避雷器暫態(tài)熱特性計(jì)算方法[J]．高電壓技術(shù)，2012，38（8）：2129－2135．HE Ziming，CHEN Weijiang，CHEN Xiujuan，et al.Calculation method for transient thermal characteristics of multi－column parallel structure surge arreste[J].High Voltage Engineering，2012，38（8）：2129－2135.

Research on Operation Conditions and Transient Load Distribution of 500 kV Series Compensation MOV

JIAO Lixin1，GUO Jie2，LIE Jianping1，LIU He1，LIU Junbo1
（1.State Grid Jilin Province Electric Power Research Institute，Changchun 130021，China；2.College of Electrical Engineering，Xi’an Jiaotong University，Xi’an 710049，China）

As an important part of series compensation device，the Metal-Oxide Varistors（MOV）are applied to protect the series compensation capacitors from overvoltage damage.One MOV group has multiple units to absorb a huge amount of energy when a fault occurs in series compensation system.The operation reliability of series compensation is directly determined by transient load distribution of 500 kV series compensation MOV.The reasonable design is urgently needed to insure the excellent transient thermal reliability of series compensation.This paper studies external fault and regional fault of series compensation system under different operation conditions by building simulation models of one 500 kV series compensation systems using EMTP-ATP.According to the test results and typical fault conditions，study of transient load distribution among multiple MOV units and its influencing factors has been done.The results show that the current distribution of parallel MOV units will be more uniform because of the negative temperature coefficient，and the absorption of energy will be extremely imbalance to damage the MOV units.The author studies the relationship between transient and static ununiformity of energy to provide evidence for optimize the parameter configuration of MOV.

series compensation；MOV；temperature coefficient；transient load distribution

10.16188/j.isa.1003-8337.2017.03.014

2016-03-23

矯立新（1989—），男，碩士，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)過(guò)電壓及其防護(hù)。