ATP-EMTP在电力系统过电压教学中的应用.pdf

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1、第3期总第２37期农业科技与装备Ｎｏ．3ＴｏｔａｌＮｏ．２37２０１4年3月ＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔMar．２０１4ATP-EMTP在电力系统过电压教学中的应用邱巍，高振国，于力，韩刚，鲍洁秋（沈阳工程学院，沈阳110136）摘要：应用仿真软件建立模型可作为课堂辅助教学手段，有助于提高教学效果。以合空载线路为例，采用ATP-EMTP仿真软件建立线路过电压模型，分别采用合闸电阻、避雷器限制过电压，探讨将数字仿真软件应用于教学实践的教学方法。关键词：教学方法；ATP-EMTP仿真软件；空载线路合闸；应用中图分类号：TM864文献标

2、识码：Ａ文章编号：1674-1161（2014）０3-0039-03电力系统过电压是高电压技术课程的重要组成2500kV合空载线路仿真模型的建立部分。在电力系统过电压相关内容的教学中，将应用教材中对空载线路合闸过电压的产生机理进行ATP-EMTP仿真软件模拟过电压产生的暂态过程，作了详细叙述，但并未列出系统状态改变产生过电压后为课堂辅助教学手段，可以提高课堂教学效率，促进电压随时间变化的曲线，所以选用这部分内容进行仿学生掌握基础理论。本文探讨在教学实践中利用数字真。仿真对象为某一电压等级为500kV、长度为384仿真软件建立模型的教学方法，以某500kV架空输km的架空输电线路。电源采

3、用500kV三相交流电，电线路为例，模拟空载线路合闸过电压的产生，并分相电压幅值为U=500姨2/3（kV）=408.2（kV），频率别采用合闸电阻、避雷器限制过电压。为50Hz，电源电抗为210Ω。输电线路模型采用基1ATP-EMTP数字仿真软件简介于频率的J.Marti模型，全线分成4段均匀换相。空载ATP（TheAlternativeTransientsProgram）软件用合闸过电压原理图及仿真模型分别如图1和图2所于电磁暂态分析，是电磁暂态分析程序EMTP应用得示，模型中接入3个电压探针，分别读取电源端、线路最为广泛的一个免费版本，它包含有多个集中元件、首端及末端的电压值。分

4、布参数、线性与非线性元件、依赖于频率变化的线路、各类型开关、电力电子元件、变压器及电机、多种类型电源等近70个原件模型，可以模拟、分析对称或非对称干扰（如接地、雷击）和任何形式的开关操作，图1空载合闸过电压原理图几乎可以对任何复杂电力网络进行稳态和暂态仿真Figure1Theprinciplediagramoftheno-loadswitching分析。overvoltage图2空载合闸过电压ATP-EMTP仿真模型Figure2No-loadswitchingovervoltageATP-EMTPsimulationmodelJ.Marti输电线路采用LCC模块，设线路杆塔为导线的内

5、、外径分别为1.72cm和15.48cm，直流电同塔双回路架线的直线塔。模块中输电线路及架空地阻为0.0576Ω/m；架空地线的内、外径分别为1.50线的参数设置分别按LGJ-500/65和JBL4-95选取：cm和6.24cm，直流电阻为0.4575Ω/m。导线采用四分裂，分裂距离45cm，大地电导率取100Ω/m。收稿日期：2014-02-103空载线路合闸仿真作者简介：邱巍（1973—），女，硕士，讲师，从事高电压技术空载线路的合闸仿真通过关合断路器来实现，断的教学与研究工作。路器的关合采用三相时控开关控制，设A，B，C三相40农业科技与装备２０１4年3月完全同期合闸，合闸时间为

6、33.1ms，仿真步长为电压产生的机理。0.00001，仿真时间为0.20s。由于容性效应，长空载4限制空载线路合闸过电压的措施线路最高电压出现在线路末端。空载线路合闸后，过限制空载线路合闸过电压的主要措施有：1）断电压波到达开路的线路末端后会发生正全反射，造成路器并联合闸电阻；2）线路两端装设避雷器；3）采末端电压进一步升高，线路末端的电压为仿真时的最用同期合闸。本文仅就前两种措施进行仿真。大电压。这可以帮助学生理解为什么选择线路末端读4.1断路器并联合闸电阻取过电压结果。线路末端三相过电压仿真结果如图3带有并联合闸电阻的断路器接线图如图4所示。所示。合闸操作时，先将辅助触头QF2闭

7、合，接入的电阻R对回路中的振荡过程起阻尼作用，因而可以降低过电压的幅值。经过十几毫秒后再将主触头QF1合上，此时R被短接，失去作用；再经几十毫秒，断开QF2，将R退出，完成合闸操作。整个合闸过程可分为两个阶段：第一阶段，接入合闸电阻；第二阶段，短接合闸电阻。第一阶段中由于R对振荡起阻尼作用，要求R值越大越好。第二阶段，合闸电阻越大，振荡过程越激烈，过电压值也就越高，要求R值越小越好。所以一般情况下，合闸电