• <tr id="yyy80"></tr>
  • <sup id="yyy80"></sup>
  • <tfoot id="yyy80"><noscript id="yyy80"></noscript></tfoot>
  • 99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

    高壓架空輸電線路的電磁場分析及暫態(tài)穩(wěn)定性影響探討

    2022-05-17 07:06:14王仁麗代月明
    關(guān)鍵詞:首端電抗暫態(tài)

    王仁麗,代月明,施 威,高 晶

    (1.徐州工程學(xué)院 電控工程學(xué)院,江蘇 徐州 221018;2.青島科技大學(xué) 信息工程學(xué)院,山東 青島 266061)

    高壓輸電線路在運行過程中由于電壓等級高,輸電線路長,會對周圍的環(huán)境產(chǎn)生強電磁場,對人體健康和信號通訊造成的影響不可忽視.研究高壓輸電線路周圍電場和磁場分布,對確定輸電線路的電壓等級有指導(dǎo)意義[1-3].同時,輸電線路輸送電力的能力與電力系統(tǒng)穩(wěn)定性密切相關(guān),研究學(xué)者較多將等面積準(zhǔn)則應(yīng)用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究中[4].本文以220 kV架空線的輸電線路為研究對象,通過Simulink電氣仿真,認(rèn)為短路位置、故障類型、切除時間也對暫態(tài)穩(wěn)定性有影響.

    1 高壓輸電線路電場模型

    輸電線三相電場如圖1所示,鏡像負(fù)荷以大地為參考面和對稱軸,可得到三相鏡像負(fù)荷的位置[5].

    設(shè)置一個參考點電荷P(x1,y1),其電場強度:

    (1)

    (2)

    式中:EixR和Eixl是導(dǎo)線i的模擬電荷所產(chǎn)生的x軸電場的實部、虛部分量,見式(3)、(4);EiyR和Eiyl是導(dǎo)線i的模擬電荷所產(chǎn)生的y軸電場的實部、虛部分量,見式(5)、(6).

    (3)

    (4)

    (5)

    (6)

    該點的合成電場強度為

    (7)

    圖1 三相輸電線路電場模型

    2 高壓輸電線路磁場模型

    設(shè)圖2中所示無限長直電流在P點產(chǎn)生的磁位(以S點為磁位參考點):

    (8)

    圖2 無限長導(dǎo)線產(chǎn)生的磁場

    磁位系數(shù)為

    (9)

    磁感應(yīng)強度為

    (10)

    磁感應(yīng)強度系數(shù)為

    (11)

    設(shè)置三相電布置如圖3所示,模擬電流置于圓周,取模擬線電流點以及匹配點均為n個.

    圖3 模擬電流和匹配點的設(shè)置

    設(shè)圖3中的匹配點1是零磁位點,由等磁位面模型知,匹配點2-n相應(yīng)的磁位同樣為0,取匹配點n+1-2n磁位為AI,取匹配點2n+l、3n磁位為AII[8],則

    (12)

    (13)

    (14)

    (15)

    (16)

    (17)

    式中II、III、IIII、分別為B相、A相、C相電流.

    對式(12)~式(17)求解,可求得模擬電流.用模擬電流計算磁場,累加后得到磁場分布.磁場計算公式[8]如下:

    (18)

    (19)

    (20)

    (21)

    (22)

    母線電流越大,磁感應(yīng)強度也會越大;當(dāng)輸電線路布置呈幾何對稱時,其對周圍空間產(chǎn)生的磁場也呈對稱.高壓輸電線路在周圍空間的磁場分布,除了與輸電線路的電壓等級有關(guān)系,還與高壓輸電線各相的相序排列順序、幾何分布、線路尺寸等參數(shù)有關(guān)系;要符合環(huán)保要求,可以提高輸電線距離地面的高度,縮小各相線路之間的距離,使磁場分布更集中于線路正下方,有助于降低磁場對周圍環(huán)境的影響[9-11].

    3 系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定分析

    輸電線路輸送電力的能力與電力系統(tǒng)穩(wěn)定性密切相關(guān),線路的長度、短路位置會影響電力系統(tǒng)中線路的電抗參數(shù).在實際的生產(chǎn)應(yīng)用中,繼電保護(hù)裝置必須考慮實際動作的時間限制,應(yīng)留有一定的時間預(yù)量[12-15].對圖4所示的經(jīng)典電力系統(tǒng)進(jìn)行分析[15],已知:

    變壓器T-1參數(shù):SNT1=360 MVA,Uk%=14%,UN1/UN2=10.5 kV/242 kV;

    變壓器T-2參數(shù):SNT2=360 MVA,Uk%=14%,UN1/UN2=220 kV/121 kV.

    假設(shè)線路的參數(shù)UN=220 kV,單位長度的電阻取0,電抗Xl=0.41 Ω/km,線路長度ab可調(diào),短路位置c可調(diào).

    運行條件為:無窮大電源U=115 kV,P0=250 MW,cosΦ=0.95.

    圖4 典型電力系統(tǒng)線路圖

    改變圖4中的電力系統(tǒng)短路的位置,設(shè)置短路位置分別位于雙回路線路中一條線路的首端、末端和中點,得到如圖5(a)、(b)、(c)3個短路時的等值網(wǎng)絡(luò).

    圖5中XΔ為與短路類型有關(guān)系的附加電抗.分別對3種情況化簡,得到:

    1)線路首端發(fā)生短路時,發(fā)電機到無窮大電源的轉(zhuǎn)移電抗:

    (23)

    2)線路末端發(fā)生短路時,發(fā)電機到無窮大電源的轉(zhuǎn)移電抗:

    (24)

    3)線路中點發(fā)生短路時,可以通過Δ-Y變化對電路進(jìn)行化簡,得到:

    (25)

    如圖5(d)所示.

    圖5 不同位置短路時對應(yīng)的等值電路

    X(L)+、X(R)+、X(C)+為由短路位置和短路類型引起的電抗疊加項.

    將發(fā)電機、變壓器、輸電線路等參數(shù)代入上述公式,得到不同位置短路時短路類型對應(yīng)的負(fù)序阻抗X2∑,零序阻抗X0∑和附加電抗XΔ,如表1所示.

    表1 不同位置短路時,短路類型對應(yīng)的負(fù)序阻抗、零序阻抗和附加電抗

    將表1中的不同位置短路時短路類型對應(yīng)的附加電抗代入式(23)~(25),即得到不同短路類型,線路首端、末端、中點的發(fā)電機到系統(tǒng)之間的電抗XII(L)、XII(R)、XII(C).根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定性知識可知,XII越大,故障時的功率特性PIImax越小,加速面積越大,系統(tǒng)越不容易穩(wěn)定.

    4 電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性仿真

    采用圖6所示仿真電路對圖4所示典型電力系統(tǒng)進(jìn)行短路過程中的暫態(tài)分析,線路模塊頻率設(shè)置50 Hz,發(fā)電機采用標(biāo)準(zhǔn)同步電機模塊,無窮大系統(tǒng)采用Three-phase source模塊,輸電線路采用三相π型等值線路模塊,三相故障元件設(shè)置為相應(yīng)的短路類型.故障后,線路兩側(cè)模擬的斷路器同時斷開切除線路,模型中斷路器模塊的動作參數(shù)需配合故障模塊的動作參數(shù)[16].

    4.1 線路長度對暫態(tài)穩(wěn)定性的影響

    改變輸電線路的長度,分別為:兩段100 km并聯(lián),兩段200 km并聯(lián),兩段300 km并聯(lián),兩段400 km并聯(lián).設(shè)短路發(fā)生在ab端首端,短路類型為ab相接地短路.短路發(fā)生時間設(shè)置為0.2 s,短路發(fā)生0.1 s后線路兩側(cè)的斷路器切斷故障支路.仿真結(jié)果如圖7所示.

    由圖7(a)可知,線路相對較短時(如100 km和200 km),當(dāng)短路發(fā)生在線路ab首端時,發(fā)電機轉(zhuǎn)子加速,但最大值不超過1.01,經(jīng)過幾個周期的阻尼,最后能夠接近同步轉(zhuǎn)速(標(biāo)幺值1),上述兩種情況下系統(tǒng)均是暫態(tài)穩(wěn)定的.圖7(b)是輸電線路長度為300 km和400 km的對比,可以觀察到,發(fā)電機轉(zhuǎn)子加速運行,很快就偏離同步轉(zhuǎn)速1并失去同步,這兩種情況系統(tǒng)是暫態(tài)不穩(wěn)定的.圖7說明,線路長度對系統(tǒng)穩(wěn)定性有影響,線路越長,在同樣的切除時間、同樣的位置、同樣的短路類型下,系統(tǒng)越不容易穩(wěn)定.

    圖6 暫態(tài)故障仿真圖

    圖7 線路長度對發(fā)電機轉(zhuǎn)速變化

    4.2 短路類型對暫態(tài)穩(wěn)定性的影響

    保持兩段并聯(lián)的輸電線路250 km不變,設(shè)短路發(fā)生在ab線路首端,短路發(fā)生時間仍為0.2 s,短路發(fā)生0.3 s后線路兩側(cè)的斷路器切斷故障支路.通過改變短路類型,觀察不同短路狀態(tài)下發(fā)電機的轉(zhuǎn)速變化情況.

    由圖8(a)可見,兩相接地短路k(1,1)、兩相短路k(2)、單相短路k(1)、三相短路k(3)在線路長度為250 km時,發(fā)電機轉(zhuǎn)速隨時間的變化相差不大。對該長度線路,上述四種類型的短路,系統(tǒng)均是暫態(tài)穩(wěn)定的.繼續(xù)增加兩段并聯(lián)的輸電線路長度至330 km,設(shè)短路仍然發(fā)生在ab端首端,短路發(fā)生時間仍為0.2 s,短路發(fā)生0.3 s后線路兩側(cè)的斷路器切斷故障支路.改變短路類型,觀察不同短路狀態(tài)下發(fā)電機的轉(zhuǎn)速變化情況.由圖8(b)可見,當(dāng)線路長度為330 km時,單相接地k(1)以及兩相不接地k(2)經(jīng)幾個周期后失穩(wěn),兩相接地短路k(1,1)和三相短路k(3)相對更快進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài).該系統(tǒng)在上述四種情況下均暫態(tài)不穩(wěn)定,說明短路類型對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性有影響,但是在該長度以及斷路器切除時間下影響并不是太大.由于三相短路是最嚴(yán)重的短路,三相短路時,發(fā)生在線路首端以及末端的附加電抗XΔ均為零,聯(lián)系電抗均為無限大,因此系統(tǒng)易失去暫態(tài)穩(wěn)定.

    圖8 短路類型對暫態(tài)穩(wěn)定性的影響

    4.3 短路位置對暫態(tài)穩(wěn)定性的影響

    設(shè)短路位置c分別在線路ab接近首端(距a點10 km),ab中間,ab末端(距c點10 km),設(shè)置雙線路總長度均為250 km,仿真圖如圖9所示.

    圖9 故障位于線路中間仿真圖

    短路類型為兩相接地短路,修改短路位置,分別對不同的斷路器切除時刻進(jìn)行仿真,同步電機的轉(zhuǎn)速如圖10所示.

    圖10 短路位置對暫態(tài)穩(wěn)定性的影響

    從圖10(a)可以看出,當(dāng)故障在0.2 s發(fā)生,斷路器在0.4 s的時刻切斷故障線路時,不管故障發(fā)生在線路首端(left),線路末端(right)還是線路中點(center),發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速變化不大,均在同步轉(zhuǎn)速附近(0.99~1.01之間)波動,切除故障后電機的速度重新恢復(fù)平穩(wěn),在一個新的平衡條件下,有小的阻尼震蕩下穩(wěn)定運行,且運行速度相比之前的穩(wěn)定狀況變化極小.當(dāng)將兩側(cè)的斷路器切除時間由0.4 s延長至0.5 s時,由圖10(b)可見,在線路中點發(fā)生短路的系統(tǒng),發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速波動最小,在線路左側(cè)和右側(cè)發(fā)生短路的系統(tǒng),轉(zhuǎn)速波動最大.上述三種系統(tǒng)在兩相接地短路,250 km狀態(tài)下,不管短路位置發(fā)生在線路首端、末端、中點,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速均逐漸接近同步轉(zhuǎn)速1,上述系統(tǒng)均是暫態(tài)穩(wěn)定的.說明短路位置對于系統(tǒng)兩相接地短路的影響不是很大.

    4.4 故障切除時間對暫態(tài)穩(wěn)定性的影響

    保持線路長度250 km不變,設(shè)置線路ab首端在0.2 s時發(fā)生三相短路故障,改變故障時兩側(cè)的斷路器切除時間,設(shè)置切除時間分別0.25、0.3、0.4、0.5 s.觀察不同切除時間下的轉(zhuǎn)速隨時間變化情況.

    圖11 故障切除時間對暫態(tài)穩(wěn)定性的影響

    從圖11可以看出,切除故障的時間延長,轉(zhuǎn)子波動較大,但0.25 s和0.3 s以內(nèi),轉(zhuǎn)速可以逐漸恢復(fù)到同步轉(zhuǎn)速,系統(tǒng)均是暫態(tài)穩(wěn)定的.當(dāng)切除時間繼續(xù)延長,分別至0.4 s和0.5 s時,轉(zhuǎn)速增加,發(fā)電機和系統(tǒng)之間失去同步,轉(zhuǎn)子加速至失步,電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性被破壞.說明故障切除時間對系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性影響較大,系統(tǒng)切除故障越快,越容易保證暫態(tài)穩(wěn)定.

    5 結(jié)論

    高壓輸電線的電磁影響和所在地理位置等因素有關(guān)系,在輸電線正下方的電場和磁場強度均比較集中,而在輸電線兩側(cè)電場和磁場均下降較快.同時,輸電線對周圍空間的電場和磁場受輸電線排列狀態(tài)、地面的狀態(tài)、相序順序等影響.仿真結(jié)果表明,電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性與輸電線路的長度有關(guān),線路長度越長,對暫態(tài)穩(wěn)定性造成的影響越大.同時,短路類型、短路位置也會影響電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性.結(jié)合發(fā)電廠或變電站供電區(qū)域,設(shè)置最佳地理位置,減少整個電氣系統(tǒng)的電氣距離,可使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加緊密,并提高電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性.當(dāng)所在地區(qū)的地理位置占主導(dǎo)要素時,需要配置自動重合閘裝置,快速控制調(diào)速氣門,采取電氣制動和機械制動等措施.此外,電力輸電線還要滿足所用塔桿的耐張能力以及系統(tǒng)對線路防風(fēng)能力的要求[15].

    猜你喜歡
    首端電抗暫態(tài)
    上海電控所: 三心同繪創(chuàng)新景 電控電抗競爭輝
    與有序分拆的分部量1 相關(guān)的恒等式及組合證明
    自適應(yīng)工況的大型水輪發(fā)電機定子接地故障定位方法
    突然短路試驗測定水輪發(fā)電機的飽和電抗值
    300Mvar空冷隱極同步調(diào)相機暫態(tài)特性仿真分析
    重載鐵路牽引網(wǎng)雷擊仿真模型比較研究
    電氣化鐵道(2021年3期)2021-07-15 06:48:00
    首升降舵布局方式對潛艇垂直面操縱性能仿真分析
    飽和直軸同步電抗求取方法分析
    防爆電機(2021年1期)2021-03-29 03:02:26
    電力系統(tǒng)全網(wǎng)一體化暫態(tài)仿真接口技術(shù)
    電子制作(2018年14期)2018-08-21 01:38:28
    除氧器暫態(tài)計算研究
    電子測試(2017年23期)2017-04-04 05:07:02
    洮南市| 阿拉善盟| 台中市| 长泰县| 鲁山县| 师宗县| 朝阳市| 烟台市| 宁蒗| 密云县| 伊春市| 宜黄县| 沂源县| 宁德市| 聊城市| 弥勒县| 沾益县| 雷州市| 祥云县| 边坝县| 景谷| 共和县| 西吉县| 湟中县| 黎平县| 古丈县| 麻江县| 沅陵县| 巨野县| 宜黄县| 五指山市| 攀枝花市| 文昌市| 兴宁市| 从化市| 洛宁县| 庆云县| 海安县| 达孜县| 济宁市| 海晏县|