一种抑制750kV并行单回架设线路感应电压和电流的方法

摘要

本发明涉及一种抑制750kV并行单回架设线路感应电压和电流的方法，本发明针对两条远距离、并行、单回架设的750kV交流输电线路在一回停运线路上耦合产生较高的感应电压和电流，使得超过现有750kV接地开关开合能力而造成设备选型困难的问题，本发明提出一种换位和相序布置方式，使得采用该措施后的感应电压和电流水平明显降低，低于现有设备技术参数要求，解决了设备选型问题。

说明书

技术领域

本发明涉及超高压输电系统领域，具体涉及一种抑制750kV并行单回架设线路感应电压 和电流的方法。

背景技术

（1）两回交流输电线路之间的电气耦合作用

对于一条三相交流输电线路，由于相间互电容、互电感的存在使得三相导线之间存在电 气耦合作用。而对于两条并行架设的交流输电线路而言，两回路导线之间也存在互电容、互 电感。

下面以一个简化双端、双回输电系统为例来详细说明两回线路之间电容耦合关系，见图 1。图中以第二回线A相为例进行介绍，由于互电感的耦合关系与互电容类似，因此不再赘 述。

如图1所示，E_IA、E_IB、E_IC、U_IA、U_IB、U_IC分别表示第一回线送端、受端三相等值电源， E_IIA、E_IIB、E_IIC、U_IIA、U_IIB、U_IIC分别表示第二回线送端、受端三相等值电源；L_IA、L_IB、L_IC分别表示第一回线的A、B、C三相，L_IIA、L_IIB、L_IIC分别表示第二回线的A、B、C三相； C_IIA-0表示第二回线A相的对地电容；C_IIA-IIB、C_IIA-IIC分别表示第二回线A相与本回线B相、 C相的相间互电容；C_IIA-IA、C_IIA-IB、C_IIA-IC分别表示第二回线A相与第一回线A、B、C三相 之间的回路间互电容；X_L、X’_L分别表示第二回线的高压并联电抗器及其中性点电抗器；D_LI、 D_LII分别表示第一、第二回线的线路断路器，其中第一回线两侧线路断路器处于合位，该回 线路处于正常投运状态，第二回线两侧线路断路器处于分位，该回线路处于停运状态。

（2）两回交流输电线路之间的感应电压和电流

对于两条平行架设的输电线路，由于回路间互电容、互电感的耦合作用，使得一回线路 停运、另一回正常投运条件下，在停运线路上耦合产生一定水平的感应电压和感应电流。停 运线路存在三种不同的接地状态，不同状态下，在感应电压、感应电流中起主要作用的分量 也有所不同，图2-图4给出了三种停运线路的接地状态示意图。图中ES_II表示第二回线路的 接地开关。停运线路三种接地状态具体描述为：

（a）停运线路两端接地开关打开：如图2所示，该状态下，在停运线路上产生的感应电 压主要是由于互电容耦合产生的静电感应电压分量；

（b）停运线路一端接地开关闭合：如图3所示，该状态下，在停运线路上产生的感应电 压主要是由于互电感耦合产生的电磁感应电压分量，流经闭合的接地开关的感应电流主要是 由于互电容耦合产生的静电感应电流分量；

（c）停运线路两端接地开关闭合：如图4所示，该状态下，在停运线路上产生的感应电 流主要是由于互电感耦合产生的电磁感应电流分量。

下面将图1进一步简化成图5，以说明一回停运线路两端接地开关打开状态下，在停运 线路一相上产生的感应电压的情况。图中只以两回线路中的A相为例来说明，并忽略高抗的 中性点小电抗，视高抗中性点直接接地。

图5中X_并A表示一回停运线路A相对地电容和高抗并联后的阻抗，X_串A表示与另一回 运行线路A相与停运线路A相之间的互电容对应的阻抗（容抗），U_G-IIAA表示由于两回路间 A相互电容的耦合作用而在停运线路A相上产生的静电感应电压。根据图5可得如下关系式：

U_G-IIAA=E_IA·X_并A/（X_串A+X_并A）（公式1）；

X_串A=1/jωC_IIA-IA    （公式2）；

X_并A=X_L//(1/jωC_IIA-0)（公式3）；

一般来讲，线路上装设并联高压电抗器时，其高抗补偿度小于100%（欠补偿），即高抗 感性无功功率Q_L小于线路的容性充电功率Q_C。高压电抗器的感性无功Q_L=U²/X_L，线路的容 性充电功率Q_C=U²/(1/jωC_IIA-0)，由Q_L<Q_C可得X_L的绝对值大于(1/jωC_IIA-0)绝对值，即|X_L|>| (1/jωC_IIA-0)|。再由公式3，可知X_并A为容抗，与X_串A性质相同。在此基础上，当两回路间的 互电容C_IIA-IA越小时，则其等效的容抗X_串A越大，由公式1可知在停运线路上产生的静电感 应电压U_G-IIA将越小。

（3）换位方式对交流输电线路感应电压和电流的影响

当两回线路之间的距离越小时，回路间的互电容越大，则根据以上推导可知，一回线停 运时在停运线路上产生的静电感应电压也越大。对于两回750kV交流输电线路，采用同杆并 架方式时，两回线路的三相导线均采取垂直布置，回路间导线的水平距离一般为28~35m；而 采用单回架设、两条线路并行排列方式时，每回线的三相导线均采取水平布置，两回线间杆 塔的中心距离一般为60~100m，其中最近的两相导线水平距离为25~60m，其余导线间水平距 离均在45m以上，大于同杆并架线路的水平距离，因此相比而言，同杆并架线路的感应电压 和感应电流更高，问题更为突出。

与图5所示A相类似，一回运行线路的B相、C相分别经回路间互电容C_IIA-IB、C_IIA-IC也对另一回停运线路A相耦合产生感应电压。则一回运行线路A、B、C三相在另一回停运 线路A相上耦合产生的静电感应电压可用下面公式表示：

${\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{GA}}={\stackrel{·}{U}}_{G-\mathrm{IIAA}}+{\stackrel{·}{U}}_{G-\mathrm{IIAB}}+{\stackrel{·}{U}}_{G-\mathrm{IIAC}}$（公式4）

由公式1~2，可得：

公式（5）

对于长距离线路，若采取如图7所示的完全理想的换位方式，每回线路的对地电容相同， 两回线路间的互电容相同，即X_串A=X_串B=X_串C，X_并A=X_并B=X_并C，则公式5可简化为公式 6：

公式（6）

对于三相交流输电线路，由于因此由公式6可知在理想换位的停运线路 上耦合产生的感应电压应为0。但在实际工程中，由于受输电通道的路径、地形以及工程造 价等因素制约，使得不可能做到完全理想换位，如图6所示，因此一般多采用近似均匀、全 循环的换位方式，称为常规换位方式。在该条件下，在停运线路上将会产生一定幅值的感应 电压。感应电流与感应电压问题也类似。两回线路6相导线的换位和相序布置方式对感应电 压、感应电流有较大影响。

下面以某750kV并行单回架设线路为例对于本发明最相近的技术方案进行说明。线路换 位和相序布置方案如图8所示。

图8所示的技术方案可描述为两回线路的换位方式和相序布置方式完全相同，均为近似 2个全循环换位、同相序布置方式，该方案为两条并行单回架设线路常规采取的方案，两回 线路的换位次数总计为12次，需要12基换位塔。

对于两回长度为330km、线路杆塔中心距离为60m的750kV并行单回架设线路，采用图 8所示的换位和相序布置方式时，在一回线停运、另一回运行线路输送功率为5205MW条件 下，采用EMTP仿真软件计算出在停运线路上产生的感应电压和电流如表1所示。

表1某750kV并行单回架设线路的感应电压和电流（采用现有技术方案）

其中停运线路两端接地开关打开状态下的三相最大感应电压达到130.0kV（静电感应电 压），超过了表2所示的国家电网公司企标Q/GDW 106-2003《750kV系统用高压交流隔离开 关技术规范》和目前设备制造厂家可提供的750kV接地开关开合能力，使得设备无法选型。 其余静电感应电流、电磁感应电压、电磁感应电流则均在现有标准和设备制造能力范围内。

由此反映出，如果采用现有技术，使得线路接地开关无法选型，并导致工程设计方案不 能满足要求。

表2企标及设备厂家的750kV线路接地开关的额定感应电压和电流技术要求

针对两条远距离、并行、单回架设的750kV交流输电线路在一回停运线路上耦合产生较 高的感应电压和电流，使得超过现有750kV接地开关开合能力而造成设备选型困难的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种抑制750kV并行单回架设线路感应电压和电流的 方法，本发明采用换位和相序布置方式，使得采用该措施后的感应电压和电流水平明显降低， 低于现有设备技术参数要求，解决了设备选型问题。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供的一种抑制750kV并行单回架设线路感应电压和电流的方法，其改进之处在 于，所述方法采用换位段之间的换位和相序布置实现；所述方法包括下述步骤：

（1）将所述第一单回线路和第二单回线路分别平均分成两个换位段；

（2）将第一单回线路的单个换位段分成1/6、1/3、1/3及1/6共计4个换位段；

（3）将第二单回线路的单个换位段分成1/3、1/3及1/3共计3个换位段；

（4）将第一单回线路的单个换位段中的两个1/6换位段设成相同相别，另外两个1/3换 位段分别设成两个不同相别；

（5）将第二单回线路的单个换位段中的两个1/3换位段分别设成两个不同相别；

（6）将第一单回线路内相同大小换位段的2个1/3换位段和第二单回线路内相同大小换 位段的2个1/3换位段的相别顺序颠倒，并使第二单回线的剩余一个1/3换位段与第一单回线 的两个1/6小换位段设成相同相别。

其中，所述步骤（1）中，所述单回线路全长330km，则每个换位段长165km。

其中，所述步骤（2）中，将第一单回线路的单个换位段165km分成1/6、1/3、1/3及1/6 共计4个换位段。

其中，所述1/6、1/3、1/3及1/6分别对应的线路长度为27.5km、55km、55km及27.5km。

其中，所述步骤（3）中，将第二单回线路的单个换位段165km分成1/3、1/3及1/3共计 3个换位段。

其中，所述1/3、1/3及1/3对应的线路长度均为55km。

其中，所述两回线路的换位次数总计为12次，采用12基换位塔实现。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明解决了对于两条并行排列、单回架设的线路，当两回线路间距离较近时，尤其 是当线路较长时，采取单回线路常规采取的2次全循环换位、同相序布置方式条件下，在一 回停运线路产生的的感应电压和电流水平较高，甚至可能超过现有标准及设备制造能力，造 成设备选型困难的问题；

2、本发明解决了一种适用于两条并行排列、单回架设线路的换位和相序布置方法，使得 两回线路近似实现了4次全换位，使得两回路间各相的互电容、互电感参数更为均衡，采取 本发明提出的换位和相序布置方案条件下，与现有技术相比，可以显著降低在一回停运线路 上产生的感应电压和电流水平，使得低于现有设备制造能力，解决了设备选型问题。

3、对于个别远距离、装设可控高抗的750kV并行单回架设线路，当采取常规的两次全 循环换位、同相序布置方式时，在一回停运线路产生的的感应电压和电流水平较高，尤其是 静电耦合感应电压，以某工程为例，可达到130.0kV，超过了现有标准规定的750kV线路接 地开关可靠开合静电感应电压50kV及设备厂家的100kV要求，无法选择合适的接地开关设 备。

采用本发明提供的抑制750kV并行单回架设线路感应电压和电流的方法时，使得在一回 停运线路上产生的感应电压和感应电流水平明显降低，其中最大静电耦合感应电压由现有技 术方案下的130.0kV降至68.2kV，可以满足现有设备厂家的100kV技术要求，其余静电感应 电流、电磁感应电压、电磁感应电流水平也均在现有标准和设备制造能力范围内，并存在一 定裕度，解决了工程设计中存在的设备难以选型问题，满足工程应用要求。

附图说明

图1是双回线路的相间电容耦合关系简化等值电路图；

图2是停运线路两端接地开关打开示意图；

图3是停运线路一端接地开关闭合示意图；

图4是停运线路两端接地开关闭合示意图；

图5是在一相停运线路上产生的感应电压简化电路图；

图6是两条并行架设单回线路常规的均匀、全循环换位方式示意图；

图7是两条并行架设单回线路理想的换位方式示意图；

图8是与本发明最相近似的线路换位和相序布置方案图；

图9是本发明提供的750kV并行单回架设线路的换位和相序布置方案图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的抑制750kV并行单回架设线路感应电压和电流的系统，包括两回输电线路、 输电线路杆塔和两个变电站；所述两个变电站通过两回输电线路连接。

其中，在两回线路上均装设有高压电抗器；所述两回线路为750kV并行单回架设线路； 分别为第一单回线路和第二单回线路；所述第一单回线路和第二单回线路总长度均为330km； 两回输电线路杆塔中心之间的距离为60m。

本发明提供的抑制750kV并行单回架设线路感应电压和电流的方法，通过设置两回输电 线路的换位和相序布置方式实现；所述方法包括下述步骤：

（1）将所述第一单回线路和第二单回线路分别平均分成两个换位段；单回线路全长 330km，则每个换位段长165km。

（2）将第一单回线路的单个换位段分成1/6、1/3、1/3及1/6共计4个换位段；，将第一 单回线路的单个换位段165km分成1/6、1/3、1/3及1/6共计4个换位段。

其中，1/6、1/3、1/3及1/6分别对应的线路长度为27.5km、55km、55km及27.5km。

（3）将第二单回线路的单个换位段分成1/3、1/3及1/3共计3个换位段；将第二单回线 路的单个换位段165km分成1/3、1/3及1/3共计3个换位段。

其中，1/3、1/3及1/3对应的线路长度均为55km。

（4）将第一单回线路的单个换位段中的两个1/6换位段设成相同相别，另外两个1/3换 位段分别设成两个不同相别；

（5）将第二单回线路的单个换位段中的两个1/3换位段分别设成两个不同相别；

（6）将第一单回线路内相同大小换位段的2个1/3换位段和第二单回线路内相同大小换 位段的2个1/3换位段的相别顺序颠倒，并使第二单回线的剩余一个1/3换位段与第一单回线 的两个1/6小换位段设成相同相别。

其中，两回线路的换位次数总计为12次，采用12基换位塔实现。

采用本发明提供的抑制750kV并行单回架设线路感应电压和电流的方法，可以实现：

I、两回线路的换位次数不同，一回线换位5次，另一回线换位7次，两回线路的总计换 位次数为12次，所需换位杆塔数为12基，与图8所示的现有技术方案相同；

II、从两回线路相序对应关系看本发明实现了4次全换位，多于现有技术方案的两次换 位，换位的增加使得两回线路的回路间互电容差别更小，回路间参数的平衡性更好，因此当 一回线停运时，在另一回运行线路电压和输送功率相同的条件下，在停运线路上耦合产生的 感应电压和电流水平将更低。

表3列出了采取本发明提出的技术方案条件下计算的感应电压和感应电流结果，除了线 路换位和相序布置方式外，其余计算条件与表2相同。

表3某750kV并行单回架设线路的感应电压和电流（采用本发明技术方案）

由表3中结果可知，采取本发明提出的（图9）换位和相序布置方式条件下，在一回停 运线路上产生的最大静电感应电压为68.2kV，明显低于采用现有技术（图8）时的130.0kV， 其余静电感应电流、电磁感应电压、电磁感应电流也均明显低于图8条件下的结果。并且， 感应电压和电流水平均低于目前设备厂家的技术条件，满足设备选型要求。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照 上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本 发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等 同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。