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ICS29.240.01F23备案号：63143-2018中华人民共和国电力行业标准DL/T2044—2019输电系统谐波引发谐振过电压计算导则Guideofcalculatingresonantovervoltagecausedbyharmonicsintransmissionsystem2019-06-04发布2019-10-01实施国家能源局发布DL/T2044—2019I目次前言............................................................................II1范围..............................................................................12规范性引用文件....................................................................13术语与定义........................................................................14一般规定..........................................................................15输电系统谐波引发谐振过电压计算....................................................26风险判定..........................................................................47可参考的抑制措施..................................................................4附录A（资料性附录）膝点及饱和等值电抗图例说明......................................5附录B（规范性附录）谐波引发谐振过电压风险前期筛查步骤..............................6附录C（规范性附录）外部网络等值步骤................................................7附录D（资料性附录）导则使用算例....................................................8附录E（资料性附录）可参考的抑制措施...............................................14DL/T2044—2019II前言本标准依据GB/T1.1-2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》的规则起草。请注意本标准的某些内容可能涉及专利。本标准的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由电力行业过电压与绝缘配合标准化技术委员会归口。本标准起草单位：国网四川省电力公司，中国电力科学研究院有限公司、国网电力科学研究院、西安交通大学、西南电力设计院、四川省电力设计咨询有限公司、平高电气有限公司本标准主要起草人：丁理杰、魏巍、项祖涛、张翠霞、焦在宾、王振、王曦、李海涛、张华、汤凡、史华勃、陈刚、滕予非、周波、徐琳、张亚迪、吴晓蓉、王海林。本标准在执行过程中的意见或者建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条一号，100761）。DL/T2044—20191输电系统谐波引发谐振过电压计算导则1范围本标准规定了输电系统谐波引发谐振过电压的计算模型及参数要求、计算方法和计算步骤。本标准适用于110kV～500kV输电系统的设计、建设和运行等领域中因谐波（包含稳态谐波及暂态谐波）注入引发的谐振过电压计算。2规范性引用文件下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其昀新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB/T2900.1电工术语基本术语GB/T14549电能质量公用电网谐波GB/T50064交流电气装置的过电压和绝缘配合设计规范3术语与定义GB/T2900.1界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1膝点kneepoint铁磁材料B-H（磁通密度-磁场强度）特性曲线由线性转变为非线性的运行点，也称为拐点。图例解释如附录A所示。3.2饱和等值电抗saturatedequivalentreactance变压器完全饱和情况下，施压绕组端口的等值电抗。图例解释如附录A所示。3.3全波过电压保护fullwaveovervoltageprotection各次谐波在同一时间里共同叠加产生的过电压，按照电力系统电压超过规定值时动作的保护。3.4合闸电阻closingresistor在断路器断口间通过辅助触头接入的电阻，主要用于限制合闸过电压及励磁涌流。4一般规定DL/T2044—201924.1110kV～500kV输电系统经过链式通道向负荷供电，当链式通道输电距离大于300km，且负荷不大于100MW宜进行谐波引发谐振过电压时域仿真计算。4.2110kV～500kV输电系统也可利用谐波互阻抗进行谐波引发过电压风险前期筛查，不满足筛查安全要求的再进行时域仿真计算，筛查步骤详见附录B。5输电系统谐波引发谐振过电压计算5.1总则5.1.1谐波引发谐振过电压计算是通过时域仿真求解系统的微分方程组，得到谐波注入系统后各变量随时间变化的曲线，从而计算过电压数值大小。5.1.2计算可选用EMTP、PSCAD/EMTDC、ADPSS、RTDS等电磁暂态仿真工具。5.1.3计算需要资料包括：电网拓扑结构、运行方式、电力设备及其控制系统参数、负荷参数，必要时计及继电保护动作策略。5.2网络简化及等值5.2.1网络划分将待求解电网分为对象网络和外部网络两个部分，分别如下：a)对象网络：指包含谐波源注入节点、存在因谐波注入而产生过电压或严重电压畸变的电网。b)外部网络：指对象网络以外的电网，该电网对谐波潮流有影响，但不会因为谐波注入而产生明显过电压。c)受限于仿真规模和计算速度，电磁暂态计算一般需要对对象网络进行简化，对外部网络进行等值处理。5.2.2对象网络的简化对象网络的简化要求如下：a)研究网络应能反映谐波注入后可能出现的昀大过电压，宜保留110kV及以上电压等级电网。b)远距离接入且轻负荷的35kV系统，宜保留35kV电力网络及相关接入电源。c)被简化的低压网络中同一变电站的短距离负荷馈线，可进行合并。5.2.3外部网络的等值外部网络的等值应符合下列要求：a)应保证等值前后研究网络内潮流和电压一致，等值边界短路容量一致。b)应保证等值前后谐波源注入点基波及谐波阻抗基本一致；当等值前后谐波阻抗误差较大时，可通过外展等值边界，扩大等值保留范围。c)宜采用Ward方法进行等值，具体等值流程及步骤详见附录C。5.3模型和参数5.3.1计算中应采用合理的电力系统设备、控制装置及负荷的模型和参数。对于已完成参数实测的设备和控制装置，应采用实测参数建模；对于尚未获取实测参数的设备和控制装置，可参照经过实测的同类设备，选用合适的模型和参数。5.3.2同步发电机：对象网络宜采用次暂态电势变化的同步发电机模型，宜计及励磁系统。外部等值网络中的同步发电机可采用次暂态电抗串联电压源近似。DL/T2044—201935.3.3风力发电：宜对发电机及变流器进行详细建模，并考虑其控制系统和保护的作用。直驱风力发电机可采用电源串联等值谐波阻抗近似代替。5.3.4光伏发电：可对变流器进行详细建模，也可采用电源串联等值谐波阻抗近似代替。5.3.5负荷：负荷模型和参数宜根据所研究地区负荷类型及其占比确定，应能反映谐波阻抗特性。5.3.6变压器：对象网络内110kV及以上变压器应考虑铁芯非线性磁链-电流特性，并考虑铜损和铁损；外部等值网络中的变压器可采用不考虑饱和特性变压器模型。5.3.7输电线路：对象网络宜采用分布参数模型或频率相关模型，短线路可采用π型模型；外部等值网络可采用分布参数模型或π型模型。5.3.8直流输电系统：对象网络里的直流输电系统应搭建详细模型；外部等值网络里的直流输电系统可采用简化准稳态模型。5.3.9动态无功设备：SVC、SVG等动态无功设备建模应考虑滤波支路及控制系统。5.4谐波源模拟5.4.1本标准中的谐波源包括电力设备操作产生的暂态谐波和运行中的稳态谐波。暂态谐波源包括变压器合闸和线路故障清除后引发的变压器励磁涌流等；稳态谐波源包括FACTS装置、直流输电系统、非线性负荷等。5.4.2暂态谐波源的模拟a)变压器饱和特性铁芯饱和特性设置在合闸侧绕组。有变压器空载励磁特性曲线时，可按实测数据拟合铁芯深度饱和特性；无变压器空载励磁特性曲线时，可将膝点取1.1p.u.-1.2p.u.，饱和等值电抗取1.8倍-2.0倍合闸绕组与昀靠近铁芯绕组之间的电抗。b)变压器剩磁直阻试验后昀大相剩磁宜取60%额定磁通；变压器正常分闸，500kV变压器剩磁昀大相可取40%额定磁通，220kV变压器可取60%额定磁通。c)选相合闸装置断路器各相合闸时间偏差根据断路器合闸时间分散性设置；液压机构宜取±1ms，弹簧机构宜取±2ms。d)合闸电阻接入时间合闸电阻提前主断口接入时间应包括合闸电阻机械接入时间加预击穿时间；无法获取开关预击穿特性时，预击穿时间按0ms考虑。5.4.3稳态谐波源模拟直流输电系统、FACTS等设备宜详细建模，非线性负荷等可采用谐波电流注入的方式模拟。5.5运行方式安排5.5.1系统运行方式应全面考虑全接线方式、检修方式及特殊方式。严苛工况重点考虑小负荷、小开机，及对谐波潮流有重要影响的设备检修方式。5.5.2对象网络内节点电压宜按照运行方式中可能出现的昀大值进行调节。5.5.3待合闸变压器合闸侧母线电压宜按照运行方式中可能出现的昀大值进行调节。DL/T2044—201945.6谐振过电压计算5.6.1谐振过电压为基波与各次谐波电压叠加，计算时应考虑相位影响进行多次仿真计算。5.6.2记录操作100ms后各站点母线相电压昀大值。5.6.3记录操作3s后各站点母线电压总谐波畸变率昀大值。6风险判定6.1110kV及以上电压等级系统，取含谐波母线相电压瞬时值不超过GB/T50064规定的工频过电压有效值折算成的峰值电压。35kV不接地系统，取含谐波母线线电压瞬时值不超过GB/T50064规定的工频过电压有效值折算成的峰值电压。具体相电压及线电压峰值上限如表1所示。表1不同电压等级过电压上限电压等级（kV）系统昀高运行电压（kV）相电压峰值上限（kV）线电压峰值上限（kV）备注3540.5-74.5110126133.7231.6220252267.5463.3500550583.81011.1考虑用户设备耐压后取1.3倍6.2对于稳态谐波，母线电压总谐波畸变率不超过GB/T14549规定的电网谐波电压限值；对于暂态谐波，操作或故障3s后，母线电压总谐波畸变率宜不超过11%。6.3输电系统谐波引发谐振过电压算例参见附录D。7可参考的抑制措施7.1针对励磁涌流引发的谐振过电压，可采用带合闸电阻断路器、加装选相合闸、变压器消磁等单个或综合措施进行抑制，也可在过电压风险较高的站点加装全波过电压保护，详见附录E。7.2针对稳态谐波引发的谐振过电压，可通过加装滤波器等措施进行抑制。DL/T2044—20195AA附录A（资料性附录）膝点及饱和等值电抗图例说明图A.1外部电网等值算例接线示意图DL/T2044—20196BB附录B（规范性附录）谐波引发谐振过电压风险前期筛查步骤B.1搜集输电线路、负荷、变压器、发电机的n次谐波等值阻抗，n一般取1-7。B.2参照电力系统基波导纳阵的求法，求解各次谐波导纳阵。B.3通过对导纳阵求逆得到各次谐波的阻抗阵。系统n次谐波阻抗可写为以下形式：111211212222121