工频过电压仿真测量.docx

实验六 工频过电压仿真测量预习要求1．熟悉三相线路正序、负序、零序的概念及有关计算 2．熟悉长线路电容效应的原理及长线方程、传递系数的概念和有关计算 3．熟悉单相接地系数的概念及有关计算4.初步了解ATP-EMTP软件一．实验目的1. 加深理解空载长线路工频电压升高的原因及其改善措施2. 掌握使用开路试验和短路试验测量输电线路参数的方法3. 学习了解ATP软件及其基本使用方法二.实验内容1. 仿真长线的开路试验和短路试验，求取给定线路的正序、负序、零序参数，包括L；、 L2、L0 和 C1、C 2、C02. 仿真测定空载长线路电容效应过电压：1） 在无限大电源条件下仿真测定给定线路的传递系数2） 在有限大电源条件下仿真测定给定线路的传递系数和电压升高倍数3） 在有限大电源条件下仿真测定给定线路首端、末端和其它位置分别补偿电抗器情况 下的传递系数和电压升高倍数3. 仿真测定给定线路末端单相接地系数4. 将仿真测量的结果与依据线路参数计算的结果进行比较和分析 三、实验说明1. ATP-EMTP仿真软件EMTP （Electro-Magnetic Transient Program）是一种主要应用于电力系统电磁暂态 分析的计算程序，也可以理解为一种模型算法，即针对电力系统中各种复杂电磁暂态现象的 模拟，提供基础的器件模型，用户可根据实际问题合理选用，从而实现对于实际系统的仿真 计算。

EMTP程序中使用的许多模型或模块，都经过了实际线路的实验验证，因而这种方法 是当前电力系统暂态分析研究中广泛采用的一种方法基于EMTP思想发展出的程序很多， 除本实验所用的 ATP 外，还有 pscad/emtdc, Netomac, PSIM, Microtran DCG/EPRI EMTP， EMTP/RV 等本实验使用ATP-EMTP软件，模拟一套单机系统，如图6-1所示，包括三相电源、三 相线路、以及三相补偿电抗器，要求模拟完成（仿真计算）该系统本实验内容中指定的测量模拟系统电压等级采用750kV，电源等值电抗X （包括X '、X、X ）取值，线 S d b m路长度取230km，补偿电抗器Xp取值，系统的其它参数取值见附录6-1'.1 / ■- 230km图 6-1 模拟 750kV 电力系统示意图2．基本原理无损的三相对称线路，其首末端电压和电流满足如下的长线方程U = U cos a' l + jl Z sin a' l1 2 2j 2 sin a' l +1 cos a' l其中，Z :线路阻抗，单位为Qa':相位系数，单位为/km, a' = © JLC （ w为电源角频率，L'、C'分别为输电线路单位长度的电感和电容），在空气中约为0.06。

/kml :线路长度，单位为 km 通常，对于指定的线路，l为已知，可通过测量U、I、U、I首先得到a'和Z,1 1 2 2L再根据a' =gL'C'及z=｛乍，算出L'和C'的值而使用开路试验短路试验法，是利用线路末端开路时I =0、末端短路时U =0这两22种特例情况，只需测量对应的匕和11即能解出a'和Z,从而得到线路的L'和C'值 3．实验方法1） 测量线路参数a） 测量线路正序和负序参数时，可直接将三相正、负序电源加路上，线路末端取开路和短路状态，测出对应的入端阻抗 Z = ^入、z = U■入、Z = U2入^、1入k I 1入d I 2入k I1入k 1入d 2入kZ = U-2入^，然后解出对应的a，、Z和a'、Z，进而求出线路的正序参数L'、C'和负2 入d I 112 2 1 12入d序参数 L' 、 C ' 22b） 测量线路零序参数时，可将三相零序电源施加于线路上（仿真时可用三个同相位 的单相电源），依然使用线路末端开路和短路的方法，测量线路末端开路和短路时的入端阻 抗7 = U°入^、Z = U°入^，然后解出a'和Z，进而求出线路的零序参数L'和C'0入k I 0入d I 0 0 0 00入k 0入d2） 测量线路电容效应a）无限大电源时，将三相电源直接接入线路首端，末端开路，测量线路首、末端电压，求出传递系数K02U—^2b）有限大电源时，将电源等值电抗接入线路，测量线路首、末端电压，计算线路首、 末端电压升高的倍数，并求出各点间的传递系数（K、K和K ）。

01 12 02c）电抗器补偿时，将补偿电抗器分别投入有限大电源线路的指定位置（首端、末端 或其它位置），测量对应情况下线路的首、末端（及补偿点）的电压，计算线路首、末端电 压升高的倍数，并求出各点间的传递系数（K、K和K ）01 12 023）测量单相接地系数 在有限大电源的线路末端制造一个单相接地，测量健全相上故障前后的电压，求出单 相接地系数四．注意事项1．本实验测量线路电容效应时，取线路末端开路状态，测得的是线路的空载情况，这时 的过电压情况通常是最为严重的2•本实验是对系统进行稳态仿真计算，ATP软件应注意设置Tmax=O3.对线路参数Data选项卡进行设置时：导线的实际半径是Rout,在考虑导线的的集肤 效应之后，导线等效的传导半径是Rin五．实验报告1．根据仿真测量结果，计算出给定输电线路的参数（正序、负序和零序）2．根据所得的线路参数，计算各实验条件下的电容效应和单相接地系数，并与仿真测量 结果进行比较，并分析误差原因附录6-1使用ATP软件模拟电力系统的参数设定1.系统电压等级为750kV,电源阻抗，线路长度230km，补偿电抗器，沿线土壤电阻率为800m，线路布线结构图6-2所示：图 6-2 线路布线结构其中地线（0）的参数如表 6-1 所示：表 6-1 地线的结构参数导线半径 （cm）直流电阻 （ohm/km）线间距离（m）导线悬挂高度（m）导线平均高度（m）分裂数28281281导线的结构参数如表6-2所示：表6-2导线的结构参数导线外 半径 (cm)导线内 半径 (cm)直流电阻 (ohm/km)线间 距离(m)导线悬 挂高度(m)导线平 均高度(m)分裂 数分裂间 距(cm)分裂角15640302. ATP软件中LCC模块的参数设定如图6-3和图6-4所示:图6-3 LCC中的Model选项卡设置图6-4 LCC中的Data选项卡设置。