潜供电流抑制措施研究

分数: ___________
任课教师签字：___________ 华北电力大学研究生结课作业
学年学期：2010-2011学年第二学期
课程名称：电气工程新技术
学生姓名：刘奕
学号：2102213212
提交时间：2011
潜供电流抑制措施研究
刘奕
（2102213212，硕电力107班，电气工程）
摘要：由于特高压线路的潜供电流大、恢复电压高，使得潜供电弧难以熄灭，从而可能影响单相重合闸的无电流间歇时间和重合闸成功率，针对此种情况，在探讨潜供电流产生机理的基础上研究了限制潜供电流和加快潜供电弧熄灭的措施。

关键词：重合闸；潜供电流
1 引言
自国内外开展特高压输电技术研究以来，线路故障问题一直是人们关注的问题。

超、特高压输电线路中的单相电弧接地故障约占总故障率的80%以上,将故障相线路两侧的开关分闸后,通过故障点的电弧电流,将从单相短路电流(一次电流) 大幅下降为由两健全相电压及其负载电流通过相间电容和互感传递过来的潜供电流,亦称感应电流、残余电流或者二次电流(SC),显然,只要后者足够小,电弧能够自熄,单相重合可获成功；目前单相自动重合闸已在我国得到了普遍使用。

因此，怎样提高单相自动重合闸的成功率,使特高压线路的潜供电弧快速熄灭, 就成了保证特高压系统稳定安全运行的重要问题, 是实施超高压输电需要研究的重点技术问题之一。

2潜供电流的机理
在超高压系统中，为了提高供电的可靠性，多采用快速单相自动重合闸。

当系统的一相因单相接地故障而被切除后，由于相间互感和相间电容的耦合作用，被切除的故障相在故障点仍流过一定数值的接地电流，这就是潜供电流。

该电流是以电弧的形式出现的，也称潜供电弧。

如图1所示，当线路发生单相（A相）接地故障时，故障相两端断路器跳闸后，其他两相（B、C）仍在运行，且保持工作
电压。

由于相间电容
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C和相间互感M的作用，故障点仍流过一定的电流I，即潜供电流。

当潜供电弧（电流）瞬间熄灭后，同样由于相间电容和互感的耦合作用，在弧隙出现恢复电压。

潜供电流和恢复电压增加了故障点自动熄弧的困难，可能导致单相自动重合闸的失败，从而影响供电安全和系统稳定。

潜供电流由两部分组成，分别为电容分量和电感分量（也称横分量和纵分量）。

电容分量是指正
常相上的电压通过相间电容
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C向故障点提供电
流。

同时，正常相上负载电流经相间互感在故障相上感应出电势，该电势通过相对地电容及高抗形成的回路，向故障点提供电流，称为潜供电流的电感分量。

在大部分无补偿的情况下，电容分量起主要作用。

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图１潜供电流示意图
3 特高压电网潜供电流熄灭的措施
当潜供电流较小时, 依靠风力、上升气流拉长电弧作用, 潜供电弧可以在较短时间内自熄灭, 以满足单相自动重合闸要求。

为了提高单相自动重合闸的成功率，潜供电流和恢复电压均限制在较小值。

当潜供电流较大、恢复电压较高时，则须采取一定的措施，以加快潜供电弧的熄灭。

在超/特高压输电系统中，主要使用高压并联电抗器及中性点电抗和快速接地开关（HSGS）。

3.1使用高压并联电抗器及中性点电抗
在装有合适并联电抗器的线路，利用加装高压并联电抗器中性点电抗（又称小电抗）的方法，可
以减小潜供电流和恢复电压。

选择合适的小电抗，补偿线路相间电容和相对地电容，特别是使相间接近全补偿，可使相间阻抗接近无穷大，从而减小了潜供电流的电容分量；还可加大对地阻抗，从而减小了潜供电流的电感分量。

该方法在我国500kV系统广泛使用。

四电抗器回路如图2（a）所示。

通过电路变换，可等效为一个三相星形接地和一个三角形的六电抗器回路，如图2（b）。

（a）(b)
图2电抗器中性点接小电抗
3.2使用快速接地开关（HSGS）
随着电力建设的发展，电网间联络的加强，工频过电压的降低，使得100km左右的线路可以不装设并联电抗器；还有一些线路采用了静态补偿装置。

这些情况下，不能通过并联电抗器及中性点小电抗限制潜供电流，此时可以考虑采用快速接地开关（High Spead Ground Switch,简称HSGS）。

日本及一些国家已在一些线路上采用快速接地开关来加速潜供电弧的熄灭。

这种方法是在故障相线路两侧断路器跳开后，先快速合上故障线路两侧的HSGS，将接地点的潜供电流转移到电阻很小的两侧闭合的接地开关上，以促使接地点潜供电弧熄灭；然后打开HSGS，利用开关的灭弧能力将其电弧强迫熄灭；最后，再重合故障相线路。

除了上述两种措施外，还可以考虑采用良导体架空地线或自适应单相自动重合闸。

前者可以降低潜供电流的电感分量，从而起到限制潜供电流的作用；后者则根据潜供电弧熄弧时间，可以自适应地调整单相重合闸的合闸时间，从而在保证潜供电弧熄灭的同时提高系统稳定水平。

4 结语
本文在详细阐述了潜供电流产生机理的基础上,对国际上提出的熄灭潜供电弧的两种方法作了进一步的探讨, 比较了两者的优缺点和适用情况。

至于我国特高压线路采用哪一种措施应根据具体情况而定, 根据特高压电网形成的规律及特高压输电的作用,以及我国发电资源和负荷中心的地理分布特点, 我国特高压输电趋势是特高压远距离大容量输电或实现跨省区电网的强互联, 可能不太适用快速接地开关法。

另外, 就目前国内研究的普遍性线路的算例表明, 只要装有合适的固定高压并联电抗器, 通过其中性点接地小电抗, 就可以将线路上的潜供电流和恢复电压限制在较低值, 能够在不使用快速接地开关的情况下解决潜供电流熄灭问题。

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