1概述行经验证明，不论采用上述哪一神方法的50CkV电力系统，因合闸过电压而姓事故晷歹腋为罕见，这表线路合重合闸过电压是选择EHV电力系统绝明上述两种方均可有嫩腠恰闸过电压缘水平起决定作用的因素对这种过电压的限制历来八十年代，国外有些企业发现，他们的合闸有两种做法一种是将断路器合闸电阻作为限制的主电阻或其操作机构暴露出了一些缺陷例如美要手段，而把避雷器作为后备保护即一般所说的两道国佛罗里达动力和照明公司（FloridaPower防线；另一种是仅又利用避雷器来限制恰闸过电压运LightCo，以下简称FPL）发现，早期的550kVSF气体绝缘断路器合闸电阻的操作机构出现故障，出于负责，他们对FPL的所有550kV断器都进行了检查，发现很大比例的合闸电阻或其操作机构都存在着缺陷或故障断路器制造厂家也认为，合闸电阻及其操作机构是断路器中最薄弱的环节由于断路器本身故障对电力系统的危害比合闸或重合闸过电压过高造成线路闪络瞬时故障的危害要严重得多，再加上合闸电阻接入时间的分散性开关三相动作时差的分散性，使得合闸电阻限压效果的分散性也比较大，而且随着金属氧化物避雷器（MetalOxideSurgeArrestei.，以下简称MOA）的广泛使用以及其质量的不断提高，美国FPL和邦尼维尔电力局（BPA）开始研究在EHV电力系统中取消合闸电阻，仅仅依靠避雷器来限制合闸过电压的可能丨性此外，就断路器而言，当采用合闸电阻时，操作机构复杂，再加上合闸电阻本身造价较高，使断路器投资增加较多。西方的几个大型制造厂家（如MGABB等）近年来也积极支持取消合闸电阻，他们已把无合闸电阻的500kV断路器列为标准产品在我国，传统上对合闸、重合闸过电压的限制都以带合闸电阻的开关作为第一道防线，而以具有串联间隙的碳化硅避雷器作为第二道防线。随着国发经济的发展，500kV电网发展很快，由外商承包工程或购买国外设备时，常常发现有的设计中采用不带合闸电阻的断路器；有的制造厂将断路器本体与合闸电阻分装，尤其是在组合电器中，合闸电阻价格十分昂贵（ABB报价，若取消封闭电器中的合闸电阻，可使每台断路器的费用减少约14-20万美元），若以一个变电站10台断路器计算，每个变电站可节省一百万美元以上的投资。西安高压开关厂认为，对一台断路器而言，取消合闸电阻可节省的费用约为总费用的秘一12%以上这些情况，使国内、外的专家、学者们意识到，如果取消合闸电阻后，仍然能满足限制合闸过电压的要求，那么取消合闸电阻不仅可提高断路器本身的可靠性，电力系统的可靠性，而且还可以获得明显的经济效益。

　　从保护能力上看：①合闸电阻仅仅能用来限制某些（合闸、重合闸）过电压，而MOA则可用来限制所有的操作过电压，并可以用作行波保护；②合闸电阻限压效果不稳定，分散性大，而MOA限压效果稳定，分散性小，③对于一个给定的系统接线，合闸电阻存在着一个最优值，即“烟斗”型曲线，只有当它恰好为最优值时，限压效果最好，但实际上难以做到这点，而MOA则不存在此问题这些都说明，从保护能力方面比较，MOA显然优于合闸电阻然而，合闸电阻的主要作用是减轻避雷器的动作负载和减少避雷器的动作次数，取消合闸电阻后，避雷器是否有足够的能力独自限制合、重合闸过电压，对现已运行的线路，如果合闸电阻或其操作机构发生故障，是否可以取消合闸电阻而继续运行，这些都是运行部门十分关心的问题由于条件的限制，EHV电力系统的合闸过电压尚不能进行大量的现场实测，与利用物理模拟的研究方法（如TNA）对比，数值计算方法在结果的准确度、可考虑因素的全面性、研究的灵活性等方面均并不逊色，因此，选用数值计算的数学模拟来研究EHV电力系统的合闸过电压，特别是研究取消合闸电阻后的合闸过电压是比较理想的方法因为取消合闸电阻后，合闸操作过电压的沿线分布与取消前有很大的不同，呈现出线路两端低，中间高的形状，所以，过电压计算部分采用特征差分法是一种比较好的选择，其最大的特点是能方便地计算线路沿线的过电压分布2统计规律及回归分析取消合闸电阻后，线路上的合闸过电压和MOA的耗散能量是有一定的规律的，它们与线路长度、电源容量、断路器合闸相角等都有密切的关系，但这种关系不是确定的关系，而是统计相关关系对于这种相关关系，我们可以用统计模拟法（MonteCarlomethod）来研究，其具体思路是在需要得到某随机事件的概率时，可以通过某种随机抽样的试验来实现，当试验次数足够多时，就可以把试验得到的统计结果作为问题的近似解答对于我们研究的问题，有许多影响它的随机因素，比如开关合闸时间的分散性等严格地说，要对这样的问题进行研究，就应该把所有的这些影响因素作为随机变量，并求出它们的分布规律，构成完整但又十分复杂的模型，然后在这个基础上进行随机抽样和大量计算，最后得到结果。显然这样的模型过于复杂，实现起来很困难，即使实现了，由于未研究的因素太多，结果也未必能正确反映实际情况因此，我们在研究中，对于一个固定的网络结构和参数，在建立概率模型时，忽略了一些次要的因素，而把对过电压和MOA耗散能量影响最大的开关合闸时间作为随机变量21合闸过电压与MOA耗散能量统计规律21.1过电压沿线分布规律与开关合闸时间不同概率分布的影响在无任何限压措施或使用合闸电阻作为限压措施时，空载线路合闸或重合闸过电压的沿线分布是由首端向末端逐渐升高的，所以一般在进行绝缘设计时，只规定了线路受端过电压不超过2.OPU，然而，在取消合闸电阻后，情况就有所不同。我们以301km长的某系统的合闸过电压沿线分布过电压沿线分布为例，见所示，曲线1 23分别表示无任何限压措施、仅两端有MOA时、既有合闸电阻又两端有MOA时沿线过电压分布情况从图中可明显看出，在取消合闸电阻后，仅依靠线路两端的MOA限制过电压时，过电压沿线分布是两端低、中间高，这是因为在线路的两端安装有MOA，过电压被限制在MOA的操作波保护水平以下，而在线路远离MOA的中部地方，由于可能超过MOA的保护范围，往往过电压较高所以在取消合闸电阻后，对线路绝缘的设计，一定要考虑到这一过电压沿线分布的规律，而不能仅以受端过电压不超过2.OPU为标准另外，在中还可看出，从限制过电压的角度分析，既有合闸电阻又有MOA时效果最好，但同时我们也可看出，仅仅依靠MOA限压时也可将过电压限制在允许范围之内。

　　对于三相开关合闸时间的分布，国内外中一直有两种不同的意见：一种认为开关合闸相角的分布与开关触头间的预击穿有关前苏联对330kV空气断路器的实际合闸相位的研究表明，开关合闸时间在电源一周期内是服从正态分布的。另一种认为现代断路器合闸速度很高，可以不考虑合闸时触头间的预击穿现象，因此它在一周内服从均分布。我国的现场试验表明，330kV空气断路器的实际平均合闸相位比较接近均根据我们的统计计算，无论是相一地还是相间故障率，合闸时间呈均分布时比正态分布时要高无论是首端还是末端MOA的最大耗散能量也是合闸时间为均分布时要高。因为是统计计算的结果，可以认为有一定的普遍性，即从过电压和MOA耗散能量的角度看，开关合闸时间为均分布时比正态分布时要严重。

　　2取消合闸电阻后MOA吸收能量能力问题合闸电阻的作用不仅是降低合闸操作过电压，而且可以较大地减轻线路两端避雷器的动作负载和减少其动作次数，那么在取消合闸电阻后，MOA是否有足够的能力独自限制合闸操作过电压而不被损坏呢，对500kV所用的MOA，GE公司规定比能量为13k/kV，我国西瓷所规定比能量为10.28k/kV，同时制造厂介绍，“每次操作时，MOA吸收的能量不超过上述规定值的85%，并且两次操作的时间间隔大于一分钟时，MOA可重复使用。”在我们进行的1440次线路长度从五十多公里到四百多公里无合闸电阻合闸操作统计计算中，MOA耗散能量的结果见表1表1 1440次无合闸电阻合闸操作统计计算结果相一地绝编号缘故障率ROF（%.）相间绝缘首端MOA首端相间障绝缘最大耗散MOA2%耗故障率）能量散能量最大耗散MOA%耗从表中可看出，1440次中最大一次的MOA耗散能量为2931k另外，据有关文章介绍，对约330km长的500kV系统的300次操作中，MOA吸收的最大能量为2600k，又对长约240km的500kV系统的300次操作中，MOA吸收的最大能量仅为1400k可见我们计算中的最大值2931k是已出现概率极小的一个值，将此值与西瓷所给出的数据进行计算比较，有：即使在这种负担极重的情况下，MOA的吸收能力仍有一定的余度，而且在随机操作过程中，出现这种很大能量的概率是极小的，因此，我们认为取消合闸电阻后，MOA的负载虽然加重了，但这种负担MOA是完全能够承受的3线路绝缘故障率和MOA耗散能量与各影响因素间的统计相关关系对过电压影响较大的因素，一般有：线路长度、电源容量、线路补偿度等。对沿线过电压的控制，我们认为，在取消合闸电阻后，不宜采用线路末端或全线不超过2 0PU为标准，这不仅因为过电压沿线分布特点的改变，而且因为目前500kV杆塔的绝缘子片数和空气间隙尺寸往往并不由操作过电压决定，因而它们能耐受的操作过电压也不止2 0PU，例如有关文章中的计算表明，对海拔1000m以下的地区，直线杆用28片绝缘子，空气间隙为3m，都能承受1PU的统计操作过电压因此，我们建议采用全线绝缘故障率作为限制过电压的标准3.1与线路长度的统计相关关系线路长度L显然是影响过电压状况的因素之一，根据我们的计算结果，分别画出全线相一地绝缘故障率全线相间绝缘故障率和线路首末端MOA最大耗散能量与线路长度的相关关系图，从图中可看出，随着线路长度的增加，全线绝缘故障率将增大，而且在300km以后会很快增大，MOA吸收的能量也不断上升，这是因为线路长度增加后，工频过电压升高严重，全线绝缘的个数也增加，而MOA的保护又有一定的范围，导致过电压的升高和MOA吸收能量的增加，反映在绝缘上就是故障率的增大2与系统第一自振角频率（标么值）的统计相关关系有关研究认为，电源容量的变化对中等长度的线路合闸过电压的影响很小，对于短线路，电源容量增大，合闸过电压随之增大，对于长线路，电源容量增大，合闸过电压随之减小这些研究在它们各自的研究范围内都是正确的，这是因为，电源容量增大，法位第效应引起的工频电压升高将减小，使过电压降低，但电源容量的增大将导致在过电压的自由振荡分量中起主要作用的第一自振角频率的增大，使得过电压最大值出现得较早，幅值衰减得较小，导致过电压的升高，可见电源容量的影响是有两面性的，作为一般规律中的判断依据则不妥，我们认为以系统的第一自振角频率标么值来反映研究系统的情况较为合理，因为它不仅反映了电源容量、线路长度、线路参数，而且反映了线路的补偿情况，是一个比较“综合”的参数探索它与过电压及MOA耗散能量的相关关系将有可能得出一般规律。根据我们的计算结果，分别画出全线绝缘故障率和首末端MOA最大耗散能量与第一而单调减小，首末端MOA最大耗散能量也随第一自振角频率的增加而单调减小，它们均呈现一种明显的负相关关系。由于第一自振角频率反映系统的因素较多，而且这些因素又是相互影响的，我们初步分析认为，第一自振角频率小，说明系统容量小而线路长，这就必然导致故障率的升高和MOA负担的加重4回归分析从画出的图中可看出线路绝缘故障率与线路长度和第一自振角频率标么值均有明显的相关关系，且呈现幂函数曲线的特征；首末端MOA的最大耗散能量也与线路长度和第一自振角频率标么值有明显的相关关系，且分别呈现指数函数和倒指数函数曲线的特征，为进一步探索其规律，我们用1440次合闸操作统计计算结果分别做了线路绝缘故障率对线路长工和第一自振角频率标么值及首末端MOA最大耗散能量对线路长度和第一自振角频率标么值的自振角频率标么值的相关关系图，从图中可看回归分柝回归分析的过程见表2和表3所示出，全线绝缘故障率随第一自振角频率的增加表2回归分析过程编号线路长度对数值V=bgL角频率对数值U相一地绝缘故障率对数值R=logROF相间绝缘故障率对数值p=logPROF线路长度L角频率倒数W=1/01首端MOA末端MOA最大耗散最大耗散能量对数能量对数值WS一n2再由以下两个回归系数公式得出四个回归方程的回归系数：回归显著性检验数字特征见表4为了检验回归是否成立，运用以下三个检验公式可得回归显著性检验数字特征，回归系数和表4回归系数和回归显著性检验数字特征2.1788，显然表4中的T均大于2.定的显著水平a= 5%，可以接收以上回归显著的假设这样，即可得到全线绝缘故障率对线路长度和第一自振角频率标么值的回归方程及首末端MOA最大耗散能量对线路长度和第一自振角频率标么值的回归方程如下：5结论5.1取消合闸电阻后，合闸操作过电压沿线分布呈现两端低、中间高的弓形，以往以线路受相对地统计操作过电压不超过2. 0PU的规定已不尽合理，建议采用全线绝缘故障率作为衡量限制合闸操作过电压的判据。

　　5.2由于MOA的广泛使用和其性能的不断提高，以往为降低合闸（重合闸）操作过电压，500kV线路应采用带合闸并联电阻的断路器的规定已不够合理，建议应以MOA作为限制500kV线路合闸（重合闸）操作过电压的唯一手段5.3取消合闸电阻后，开关合闸时间为均匀分布时比正态分布时过电压的绝对值高，全线绝缘故障率大，MOA的负担也重虽然合闸电阻取消后不同程度地加重了MOA的动作负载，但由于MOA良好的吸收能量能力，这种负担的加重不会导致MOA的损坏或减少其正常的运行寿命。

　　5.4首末端均采用额定电压为420kV的MOA时，线路绝缘故障率分别对线路长度和第一自振角频率（标么值）呈现明显的正相关和负相关关系，首末端MOA最大耗散能量也对线路长度和第一自振角频率（标么值）呈现明显的正相关和负相关关系，反映这种相关关系的回归方程见下式，该结果可作为有关工程设计的：双月刊，刊号为征稿启事本刊归口国家机械工业管理局，沈阳电气传动研究所主办本刊开辟有“综述”“设计与计算”“实践与应用”“工艺及标准”等栏目，主要报道高低压电器、防爆电器、成套电控装置及特殊电气控制设备等来稿要求：1.请用规范字体字迹工整、计量单位一律采用国家法定计量标准单位及符号5千左右，特殊稿可在8千左右本刊对来稿不论是否采用，均在月内回音，请作者自留底稿，本刊不退稿来稿请附作者简历（姓名、年龄、职称及目前所从事的职业等）欲订2001年杂志者可与本地邮局联系，邮发代号8-65，也可从本刊直接订阅地址：沈阳市铁西区兴工北街64号，电气开关杂志邮编：110025联系人：张丽明电话：25614304