特高压交流输电线路单相接地潜供电弧仿真(2)

弧阻Ra由实时更新的电弧长度和电流代入式(1)计算而得,联立式(10),迭代计算下一时刻的电弧电流。

1.2.2 仿真流程

在弧阻动态方程和潜供电弧自熄判据基础上,图3给出了计算潜供电弧自熄特性的主要流程,通过编制实用程序,对短路电弧特性和潜供电弧自熄特性进行仿真计算。图中,t1为计算时间的变量;t2和tz为判断弧阻是否一直增大的时间。

2 特高压输电线路潜供电弧特性仿真

本文针对特高压交流试验示范工程人工单相短路接地试验出现的潜供电弧现象进行仿真,利用潜供电弧仿真模型,计算了电弧的运动特性、电弧电流波形,及潜供电弧自熄时间。2.1 电弧运动特性

在特高压交流试验示范工程长南线的南阳站侧进行人工C相瞬时接地试验,引弧线长度为11m,故障后约40ms南阳站1000kV断路器分闸,故障后约75ms长治站保护跳开1000kV断路器,直至1s后两侧断路器单相重合成功。

试验过程中,由高速摄像仪拍摄的电弧图像如图4所示。因接地试验为双向电源供电,流过故障点的电流相近,导线产生的电磁力对电弧的作用相互抵消。试验时风速约为1 2m/s,北风,这种微风在短时间内对长达11m的开放电弧的影响较小,所达数

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高电压技术2010,36(1)

图5 电弧运动特性的仿真结果Fig.5 Simulationresultofarcmovement

图3 潜供电弧自熄特性的仿真流程

Fig.3 Simulationflowforarcself extinction

behavior

图6 短路电流波形的仿真结果

Fig.6 Simulationresultofshort circuitcurrentwaveform

图4 接地试验中的电弧图像Fig.4 Arcpicturesinartificialtest

与只有10A左右的潜供电流相比,短路电弧的弧道粗、亮度大。

图5给出了采用电弧仿真模型计算得到的电弧形态变化,电弧主体为直线状,只是电弧自身产生的电磁力使电弧形状稍有弯曲。电弧持续时间较短,长度变化较小,稍有拉长,且没有产生明显的位移。2.2 潜供电弧自熄特性

将特高压交流试验示范工程的分布参数等值电路[25]代入图2,根据图3给出的仿真流程计算特高压交流输电线路单相接地过程的短路电流和潜供电流波形,分别见图6、7。

图6中,单相接地时,短路电流瞬时值达到了

10.图7 潜供电流波形的仿真结果

Fig.7 Simulationresultofsecondarycurrentwaveform

s时,单端电源供电,电流降为3.2kA,实测值为3 3kA。图6的结果表明,短路电流的稳态计算值与实测值接近。

由图7可知,计算得到的潜供电流约为8.5A,电流波形有较明显的过零持续区间,电流幅值随时间趋于衰减。潜供电弧自熄时间计算结果为120ms,比实测的燃弧时间110ms偏长。

特高压输电技术陈维江,颜湘莲,贺子鸣,等.特高压交流输电线路单相接地潜供电弧仿真

tems,2007,31(5):7 12.

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3 结论

a)本文提出了一种计算潜供电弧自熄特性的仿真模型,建立了弧道电阻动态方程,提出了潜供电弧

自熄判据,给出了计算潜供电弧自熄特性的仿真流程。

b)采用链式电弧模型,对电弧在电动力、风载荷作用下的运动特性进行了仿真,获得了电弧实时长度,真实反映了潜供电弧长度的实际变化过程。根据能量守恒原则提出了电弧自熄的弧阻判据,揭示了潜供电弧自熄的物理本质,具有较好的通用性。c)在特高压交流试验示范工程进行人工单相短路接地试验时,电弧主体呈现为直线形状,没有产生明显的运动,长度变化较小。电弧运动特性的仿真结果与试验现象相符。

d)潜供电流有明显的过零持续区间,电流幅值随时间呈衰减趋势。电弧电流的稳态计算值与实测值接近,潜供电弧自熄时间计算结果为120ms,比实测时间110ms稍长。

e)对特高压输电线路潜供电弧自熄特性进行了仿真计算,仿真结果与现场实测结果基本一致,验证了潜供电弧仿真模型的有效性和工程实用性。

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