深度限制特高压交流系统过电压关键技术基础研究

研究雷电和操作过电压的特征及防护是特高压系统建设及安全运行的关键问题之一。本项目在国际上首次提出综合考虑电力系统地上电网络及设备、地下接地系统的实际波过程的电磁暂态精确分析方法，用于分析电力系统的雷电及操作电磁暂态过程，使电磁暂态分析更接近实际波过程。系统研究包括绝缘子的非标准波冲击闪络特性及先导闪络判据模型，土壤的电-热击穿机理及接地系统时频特性模型，特高压导线的冲击电晕特性及伏-库特性模型，避雷器宽频特性模型等特高压系统关键元件的电磁暂态分析模型。提出基于电磁场和分形理论的雷电先导发展模型，从三维角度分析雷击特高压输电线路的行为特征。提出从防护绕击和降低操作过电压来深度限制特高压系统的过电压。研制满足特高压输变电工程深度限制过电压要求的低残压和大通流容量的压敏电阻，建立全新的低残压、大通流容量的压敏电阻体系，降低特高压设备的绝缘水平和制造瓶颈，可带来电力系统绝缘配合的第三次改变。 2100433B

在中性点装消弧线圈可以避免因电弧接地而引起的过电压；改善电网的参数或者运行方式避免谐振条件的形成；保证断路器三相同期动作，不重燃，或在断路器触头处装低值并联电阻，降低操作过电压；装设并联电抗器补偿线路的电容效应，限制切合空载线路时的过电压；改善发电机的调速装置降低甩负荷引起的过电压；使用性能优良的避雷器限制过电压。

限制器灭磁和过压保护

触发单元是静态灭磁装置（跨接器）的一部分，具有多个独立的放电可控硅触发回路。

电机的受控灭磁回路可以是双冗余的，与灭磁开关的跳闸线圈同时接通。另外，设有一个电压检测回路，在励磁电压超过预设值时它会自动触发可控硅。因此跨接器作为独立的过电压保护装置，可保护可控硅桥和磁场绕组免受危险过电压尖峰的冲击。

限制器PT故障检测

对PT故障的检测是通过比较发电机机端电压与励磁变副边电压的测量值实现的。如果两个电压的差超过整定值（发电机机端电压额定值的15%），逻辑控制器将启动切换：如果两个通道公用一组PT，从自动方式切换到手动方式，如果双通道使用各自独立的PT，而且运行通道出现PT断线，从运行通道的自动方式切换到备用通道的自动方式。如果两组PT都出现故障，则切换到手动。

限制器转子温度测量

转子温度测量是通过计算励磁绕组的电阻实现的，转子温度的测量结果可以在就地显示和、或远方显示，并可用于报警显示。

限制器过流保护

过流保护分反时限过流保护和瞬时过流保护。过流保护的特性与所介绍的最大励磁电流限制器的特性相似，但过流保护的特性曲线高于最大励磁电流限制器的特性曲线。

限制器转子接地保护

转子接地保护装置UNS3020是一个独立的保护继电器。它用作发电机整个转子回路（包括功率可控硅和励磁变压器二次侧）的接地故障保护。它的特点是：2段结构（1段报警，2段跳机），每段定值和延时可单独调整。

如图2，是转子接地保护原理图。

限制器电力系统稳定器

电力系统稳定器（PSS）是UNITORL6000测量单元板MUB的一个标准软件功能。PSS通过引入附加反馈信号来抑制同步发电机的低频振荡，提高电网的稳定性。

直流输电系统中存在着许多电感和电容元件，如平波电抗器、滤波器、冲击波吸收电容器、换流阀的均压阻尼回路、设备和连接线的杂散电容和电感等。当系统中发生故障或进行操作时，由于系统参数和运行条件的改变，会引起电容和电感间的电磁能量转换和振荡，产生各种内部过电压。直流系统内部过电压产生的机理、幅值、频率、波形都与交流系统的内部过电压有较大的差别。其频率范围宽，幅值可限制的较低。直流系统的内部过电压主要有直流输电线路全电压起动，换流阀闭锁，直流线路接地故障，换流站内接地故障等所引起的过电压以及来自交流系统的操作过电压。由于在直流系统中广泛利用其快速控制功能和各种阻尼措施，使得大部分内部过电压都能降低到1.7倍的额定直流电压以下。