一种110kV电缆接头操作过电压特性估计方法技术

本发明专利技术公开了一种110kV电缆接头操作过电压特性估计方法，包括以下步骤：在正常合闸时，110kV三相电缆完全对称，且三相断路器完全同步动作，获取合闸空载线路时的等效电路，忽律电源及线路电阻的作用，空载线路用T形等值电路来替代，LT及CT分别为线路的等值电感及电容，电源电势为Emcosωt，则将该等效电路可以简化为单振荡回路，设t＝0时初始电压为零的空载长线与交流电源e(t)＝Em(cosωt+θ)接通，利用拉普拉斯变换得合闸后线路首端电压U1(S)及合闸后线路末端电压U2(S)，利用分解定理求取合闸后110kV电缆末端的操作过电压u2(t)，该方法能够估计出110kV电缆末端的操作过电压。

【技术实现步骤摘要】
一种110kV电缆接头操作过电压特性估计方法
本专利技术涉及一种操作过电压特性估计方法，具体涉及一种110kV电缆接头操作过电压特性估计方法。
技术介绍
电力系统中有许多电感、电容元件，构成了复杂的振荡回路。操作过电压是指电力系统中由于操作从一种稳定工作状态通过振荡转变到另一种工作状态的过渡过程中所产生的过电压。操作过电压的能量来源与电力系统本身，所以操作过电压的数值与电力系统的额定电压有关。电力系统的额定电压越高，操作过电压的问题就越突出。在110kV输电线路中，操作过电压对电力系统的正常运行影响巨大，例如电缆线路会因为操作过电压的影响而发生接头爆炸或绝缘击穿等故障。在超高压、特高压电网中，操作过电压对电气设备的绝缘选择起着决定性的作用。由断路器合闸引起的过电压在电力系统中最为常见。断路器合闸瞬间，输电线路从一种稳态过度到另一种稳态，由于系统由L、C的存在，会产生振荡过电压。由于长线路的分布参数特性，过电压将由工频稳态分量和无限个迅速衰减的高频谐波分量叠加组成。近年来，110kV电缆线路中间接头在合闸操作时，造成电缆中间接头击穿事故时有发生，并且由此引发多起电缆线路及通道着火事件，这些电缆故障已造成了较大的经济损失，严重影响了电网的安全可靠运行，因此急需要一种方法，该方法能够估计出110kV电缆末端操作过电压。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种110kV电缆接头操作过电压特性估计方法，该方法能够估计出110kV电缆末端的操作过电压。为达到上述目的，本专利技术所述的110kV电缆接头操作过电压特性估计方法包括以下步骤：在正常合闸时，110kV三相电缆完全对称，且三相断路器完全同步动作，获取合闸空载线路时的等效电路，忽律电源及线路电阻的作用，空载线路用T形等值电路来替代，LT及CT分别为线路的等值电感及电容，电源电势为Emcosωt，则将该等效电路可以简化为单振荡回路，其中，单振荡回路中的电感设合闸瞬间为时间起算点t＝0，求得单振荡回路中电容上的电压uc＝Em(1－cosωt)，Em为稳态分量；－Emcosωt为自由振荡分量；设t＝0时初始电压为零的空载长线与交流电源e(t)＝Em(cosωt+θ)接通，利用拉普拉斯变换得合闸后线路首端电压U1(S)为：ZRk(S)＝Zc1cot[β(S)l](3)其中，E(S)为电源电压，SLS为电源内电感的运算形式电抗，ZRk(S)为空载长线路首端的入口阻抗；合闸后线路末端电压U2(S)为U2(S)＝k12(S)U1(S)(4)其中，k12(S)为空载长线路首端到末端的传递函数。将式(1)至式(3)带入式(4)及式(5)中，则有利用分解定理求出式(6)的原函数，得合闸后110kV电缆末端的操作过电压u2(t)为：其中，A为稳态分量幅值，Ai为自由分量各谐波振幅，ωi为自由分量各谐波的振荡角频率。由于单振荡回路存在电阻及能量损耗，设各谐波振荡衰减的快慢与单振荡回路的总电阻的比值为βi，则式(7)可以表示为：本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的110kV电缆接头操作过电压特性估计方法在具体操作时，先获取合闸后线路首端电压及合闸后线路的末端电压，再利用分解定理求解合闸后线路末端电压的表达式，以得到合闸后110kV电缆末端的操作过电压，操作方便、简单。附图说明图1为本专利技术中的等效电路图；图2为本专利技术中的单振荡回路图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：本专利技术所述的110kV电缆接头操作过电压特性估计方法包括以下步骤：在正常合闸时，110kV三相电缆完全对称，且三相断路器完全同步动作，获取合闸空载线路时的等效电路，参考图1，忽律电源及线路电阻的作用，空载线路用T形等值电路来替代，LT及CT分别为线路的等值电感及电容，电源电势为Emcosωt，则将该等效电路可以简化为单振荡回路，参考图2，其中，单振荡回路中的电感设合闸瞬间为时间起算点t＝0，求得单振荡回路中电容上的电压uc＝Em(1－cosωt)，Em为稳态分量；－Emcosωt为自由振荡分量，仅考虑过电压的幅值时，有过电压幅值＝稳态值+振荡幅值＝稳态值+(稳态值－起始量)＝2×稳态值－起始量设t＝0时初始电压为零的空载长线与交流电源e(t)＝Em(cosωt+θ)接通，利用拉普拉斯变换得合闸后线路首端电压U1(S)为：ZRk(S)＝Zc1cot[β(S)l](3)其中，E(S)为电源电压，SLS为电源内电感的运算形式电抗，ZRk(S)为空载长线路首端的入口阻抗；合闸后线路末端电压U2(S)为U2(S)＝k12(S)U1(S)(4)其中，k12(S)为空载长线路首端到末端的传递函数。将式(1)至式(3)带入式(4)及式(5)中，则有利用分解定理求出式(6)的原函数，得合闸后110kV电缆末端的操作过电压u2(t)为：其中，A为稳态分量幅值，Ai为自由分量各谐波振幅，ωi为自由分量各谐波的振荡角频率。由于单振荡回路存在电阻及能量损耗，设各谐波振荡衰减的快慢与单振荡回路的总电阻的比值为βi，则式(7)可以表示为：由(8)可知，过电压的大小主要取决于振荡分量，在一般计算中取自由振荡分量的前三项(i＝1、2、3)已足够精确。一般线路的振荡角频率ωi为工频的1.5～4.0倍，过电压持续时间约为2.5～7.0ms。从以上等值集中参数分析可知，计划性合闸操作产生的最大过电压为2.0倍。合闸空载长线路的分布参数等值电路分析可知，其基波分量振幅A1可能较稳态分量振幅A大，在某种情况下，过电压倍数可能大于2，由于回路中存在的损耗，我国实测的过电压最大倍数为1.9～1.96倍，通常为1.65～1.85倍。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种110kV电缆接头操作过电压特性估计方法，其特征在于，包括以下步骤：在正常合闸时，110kV三相电缆完全对称，且三相断路器完全同步动作，获取合闸空载线路时的等效电路，忽律电源及线路电阻的作用，空载线路用T形等值电路来替代，LT及CT分别为线路的等值电感及电容，电源电势为Emcosωt，则将该等效电路可以简化为单振荡回路，其中，单振荡回路中的电感

【技术特征摘要】
1.一种110kV电缆接头操作过电压特性估计方法，其特征在于，包括以下步骤：在正常合闸时，110kV三相电缆完全对称，且三相断路器完全同步动作，获取合闸空载线路时的等效电路，忽律电源及线路电阻的作用，空载线路用T形等值电路来替代，LT及CT分别为线路的等值电感及电容，电源电势为Emcosωt，则将该等效电路可以简化为单振荡回路，其中，单振荡回路中的电感设合闸瞬间为时间起算点t＝0，求得单振荡回路中电容上的电压uc＝Em(1－cosωt)，Em为稳态分量；－Emcosωt为自由振荡分量；设t＝0时初始电压为零的空载长线与交流电源e(t)＝Em(cosωt+θ)接通，利用拉普拉斯变换得合闸后线路首端电压U1(S)为：ZRk(S)＝Zc1cot[...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑健康，苏小婷，倪娜，王永峰，冯南战，蒲路，赵学风，景晓东，林涛，张冠军，邓军波，赵艾萱，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网陕西省电力公司西安供电公司，
类型：发明
国别省市：北京,11