陳天恒+張捷+錢靖+張寶棟

摘 要：針對特高壓電網(wǎng)，較長的線路導(dǎo)致其電容值很大，當(dāng)線路甩負(fù)荷時，產(chǎn)生的電流是容性的，該容性電流會產(chǎn)生自勵磁過電壓，對該類型過電壓的研究至關(guān)電網(wǎng)的安全和絕緣。通過建立模型，給出假定前提，運用迭代算法進(jìn)行分析，并用MATLAB仿真，證實自勵磁過電壓產(chǎn)生的原因之一是自激震蕩。

關(guān)鍵詞：自勵磁；過電壓；助磁；參數(shù)諧振；發(fā)電機(jī)

中圖分類號：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）01-0173-02

Abstract： For the UHV power network， the longer line leads to a large capacitance. When the line load rejection， the generated current is capacitive， and the capacitive current will produce self-excitation overvoltage. The study of this type of overvoltage is very important to the safety and insulation of power grid. Through the establishment of the model， the presupposition is given， the iterative algorithm is used to analyze it， and the MATLAB simulation is used to verify that one of the causes of the self-excitation overvoltage is self-excited oscillation.

Keywords： self-excitation； overvoltage； magnetic aid； parametric resonance； generator

引言

學(xué)術(shù)界對產(chǎn)生過電壓的原因展開大量探究，但復(fù)雜的模型和暫態(tài)過程導(dǎo)致對較長輸電線路甩負(fù)荷過電壓無從下手[1]。針對特高壓電網(wǎng)，較長的線路導(dǎo)致其電容值很大，當(dāng)線路甩負(fù)荷時，產(chǎn)生的電流是容性的，該容性電流會產(chǎn)生自勵磁過電壓，對該類型過電壓的研究至關(guān)電網(wǎng)的安全和絕緣。

參數(shù)諧振會呈現(xiàn)以下特點：

諧振能量不需要獨立電源，由發(fā)電機(jī)提供。在自勵磁起初的階段，系統(tǒng)中需要殘余能量，才可能保證諧振狀態(tài)的產(chǎn)生和持續(xù)發(fā)展[2-4]。

諧振導(dǎo)致電力系統(tǒng)的電壓電流值無限增大，而鐵芯飽和磁路可以間接防止幅值擴(kuò)大。

同步自勵磁導(dǎo)致電壓電流增大，發(fā)電機(jī)向外做功，直接拉升電力系統(tǒng)電壓值，極大損壞整個系統(tǒng)設(shè)備的絕緣性。如果任由同步自勵磁擴(kuò)大，將加速轉(zhuǎn)子運動，從而進(jìn)入異步自勵磁階段[5][6]。

1 自勵磁的理論研究

如圖1，假設(shè)發(fā)電機(jī)的交軸和直軸感抗值相同，轉(zhuǎn)子處于完全對稱的狀態(tài)，經(jīng)過數(shù)值計算可知，即使轉(zhuǎn)子處于完全對稱狀態(tài)，仍有可能出現(xiàn)發(fā)電機(jī)自勵磁過電壓的狀況[7]。

2 數(shù)值算法

我們通過對其進(jìn)行MATLAB仿真，來驗證自激振蕩是自勵磁產(chǎn)生的根源之一[4]。隱極梯形法的差分化原則是：

（1）不含微分算子的變量x以■[x（t）+x（t-？駐t）]代換；

（2）帶有微分算子p的變量px以■代換；

（3）常系數(shù)和常數(shù)項保持不變。

對二式進(jìn)行差分化，并求差分化交直軸繞組回路方程、繞組磁鏈方程、定子繞組磁鏈方程、電阻R電壓降落方程，可得12維度的線性方程組[6]：

AX=B （1）

式中，各矩陣參數(shù)如下：

（2）

（3）

（4）

3 算例分析

用MATLAB程序進(jìn)行仿真，并給直軸磁鏈一個初值，以便產(chǎn)生一個較小的擾動。

算例一：假定特高壓1000kV線路長度為590km，則R=0.0006，xc=0.2004，導(dǎo)致系統(tǒng)異步自勵磁，如圖2所示，

算例二：假定線路長160 km，則R=0.00017，xc=0.7420，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)同步自勵磁，如圖3所示。

通過以上兩圖可以看出，在不考慮磁路飽和的前提下，導(dǎo)致異步和同步自勵磁情況的發(fā)生。

4 結(jié)束語

參數(shù)諧振的前提是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對稱，但研究表明，即使轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)對稱的情況下，依舊會發(fā)生自勵磁的現(xiàn)象，也就是說參數(shù)諧振不是自勵磁發(fā)生的唯一根源，我們對此進(jìn)行了研究和探索。通過建立模型，給出假定前提，運用迭代算法進(jìn)行分析，并用MATLAB仿真，證實自勵磁過電壓產(chǎn)生的原因之一是自激震蕩。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉振亞.特高壓電網(wǎng)[M].北京：中國經(jīng)濟(jì)出版社，2005.

[2]賀家李，李永麗，李斌，等.特高壓輸電線繼電保護(hù)配置方案（一）特高壓輸電線的結(jié)構(gòu)與運行特點[J].電力系統(tǒng)自動化，2002，26

（23）：1-6.

[3]趙興勇，張秀彬.特高壓輸電技術(shù)在我國的實施及展望[J].能源技術(shù)，2007，28（1）：52-54.

[4]徐博文.大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)的幾個重要問題[J].電網(wǎng)技術(shù)，1999，23（9）：32-34.

[5]高電壓技術(shù)[J].北京：電力工業(yè)出版社，1981：152-191.

[6]Kuzmitcheva K.I. Suppression of Switching Overvoltages in 750kV Transmissions by Synchronous Closing of Mass-produced Air Breakers[C]. Elektritchestvo， 1975， No.7 in Russian.

[7]Beliakov N.N， Rashkes V.S. Method of Suppression of Switching Overvoltages When Reclosing Transmission Lines[C]. Elektritchestvo， 1975 No.2 in Russian.endprint