1000kV特高壓同塔雙回輸電線路潛供電流和恢復(fù)電壓研究

陳 愷 林章歲

1000kV特高壓同塔雙回輸電線路潛供電流和恢復(fù)電壓研究

陳 愷 林章歲

福建省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院

應(yīng)用EMTPE仿真軟件對(duì)特高壓同塔雙回線路潛供電流和恢復(fù)電壓進(jìn)行了計(jì)算，對(duì)潛供電流和恢復(fù)電壓主要影響因素進(jìn)行了分析。通過(guò)福州～溫州線路潛供電流和恢復(fù)電壓等的綜合分析，提出了高抗中性點(diǎn)小電抗取值建議。

特高壓 同塔雙回線路 潛供電流 恢復(fù)電壓 換位方式

線路工作電壓和線路的輸送功率是影響線路潛供電流的主要因素，由于特高壓系統(tǒng)的工作電壓是500kV系統(tǒng)的2倍，輸送功率高出幾倍，因此特高壓線路的潛供電流較500kV線路大[1~2]。單相重合閘過(guò)程中的潛供電流和恢復(fù)電壓較高，不利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，研究特高壓線路的潛供電流和恢復(fù)電壓是很有必要的。

根據(jù)國(guó)家特高壓電網(wǎng)規(guī)劃，規(guī)劃“十二五”初期建設(shè)福州～溫州特高壓線路，初期降壓500kV運(yùn)行。為滿足特高壓工程前期工作需要，本文應(yīng)用EMTPE（電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)及電力電子數(shù)字仿真）軟件對(duì)福州～溫州特高壓同塔雙回架空線路潛供電流和恢復(fù)電壓等問(wèn)題進(jìn)行研究。

1 潛供電流和恢復(fù)電壓的計(jì)算方法

高壓線路的潛供電流和恢復(fù)電壓是由容性和感性兩個(gè)分量組成[3~8]。假設(shè)同塔雙回線路6相導(dǎo)線名稱分別為、、、、、相首端或末端單相短路后，相線路兩側(cè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，容性分量傳遞回路見(jiàn)圖1。線路潛供電流和恢復(fù)電壓容性分量（sc、sc）分別為：

式中：為線路長(zhǎng)度；C、C、C、C、C為單位長(zhǎng)度非故障相（、、、、）對(duì)故障相（相）的互電容；U、U、U、U、U為非故障相電壓；0為單位長(zhǎng)度故障相線路對(duì)地電容。

圖1 容性分量傳遞回路

可見(jiàn)，容性分量通過(guò)相間電容靜電耦合產(chǎn)生，潛供電流和恢復(fù)電壓容性分量正比于運(yùn)行電壓，且與線路補(bǔ)償度有關(guān)；不同的是，潛供電流容性分量正比于線路長(zhǎng)度，而恢復(fù)電壓容性分量與線路長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。

感性分量傳遞回路見(jiàn)圖2。相線路首末端潛供電流和恢復(fù)電壓感性分量（sm、sm）分別為：

式中：為故障相（相）自感；M、M、M、M、M為單位長(zhǎng)度非故障相（、、、、）對(duì)故障相（相）的互感；I、I、I、I、I為非故障相電流；0為單位長(zhǎng)度故障相線路對(duì)地電容。

圖2 感性分量傳遞回路

可見(jiàn)，感性分量由非故障相電流通過(guò)相間電感電磁耦合產(chǎn)生，潛供電流和恢復(fù)電壓感性分量均正比于線路電流；不同的是，恢復(fù)電壓感性分量正比于線路長(zhǎng)度，而潛供電流感性分量與線路長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。

2 計(jì)算條件

2.1 系統(tǒng)參數(shù)

福州～溫州特高壓線路采用8×630mm2導(dǎo)線，長(zhǎng)度303km。每回線路配置高抗2×600Mvar。

2.2 導(dǎo)、地線參數(shù)

同塔雙回架設(shè)線路的塔型為鼓型塔，選取潛供電流最小的逆相序排列（ABC-CBA，見(jiàn)3.1節(jié)）為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算、比較和分析，導(dǎo)、地線排列見(jiàn)圖3。

圖3 同塔雙回鼓型塔逆相序?qū)А⒌鼐€排列

3 特高壓同塔雙回架空線路潛供電流和恢復(fù)電壓計(jì)算分析

由式（1）～（4）可以看出，潛供電流和恢復(fù)電壓與線路相間參數(shù)（由塔型、相序排列、換位方式等決定）、輸送功率、無(wú)功補(bǔ)償情況相關(guān)。

3.1 相序排列對(duì)潛供電流和恢復(fù)電壓影響

根據(jù)排列組合，同塔雙回架設(shè)的線路共有如下6種可能的相序排列方式：ABC-ABC、ABC-ACB、ABC-BAC、ABC-BCA、ABC-CAB、ABC-CBA。對(duì)不同相序排列且不換位的福州～溫州特高壓同塔雙回架設(shè)線路進(jìn)行計(jì)算，不同相序排列正常運(yùn)行時(shí)潛供電流和恢復(fù)電壓比較見(jiàn)表1。

可見(jiàn)，由于不同相序排列相間參數(shù)差別較大，其潛供電流和恢復(fù)電壓也存在差別，逆相序排列（ABC-CBA）特高壓同塔雙回線路的潛供電流和恢復(fù)電壓最小。因此，福州～溫州特高壓線路應(yīng)采用逆相序排列，以減小潛供電流和恢復(fù)電壓。

表1 不同相序排列潛供電流和恢復(fù)電壓

圖4 同塔雙回線路不同換位方式

3.2 換位方式對(duì)潛供電流和恢復(fù)電壓影響

選擇五種換位方式（圖4）與不換位進(jìn)行潛供電流和恢復(fù)電壓比較。六種線路架設(shè)方式潛供電流和恢復(fù)電壓比較分別見(jiàn)圖5和圖6。

可見(jiàn)，（a）方式二的潛供電流和恢復(fù)電壓與不換位線路差別不大，較不同方向換位方式的潛供電流和恢復(fù)電壓大，最小潛供電流約81A，恢復(fù)電壓梯度約21kV/m，難熄滅；（b）換位次數(shù)越多，潛供電流和恢復(fù)電壓越小；（c）換位方式一、三～五潛供電流和恢復(fù)電壓相差不大，最大僅分別相差約3A和10kV。

由于特高壓同塔雙回線路每一次換位投資大且換位本身又是整個(gè)線路絕緣的薄弱環(huán)節(jié)，綜合考慮各換位方式技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性，從抑制潛供電流和恢復(fù)電壓角度分析，推薦換位方式一作為福州～溫州特高壓線路換位方式，即采用逆相序排列的反方向兩次換位。

圖5 不同換位方式潛供電流

圖6 不同換位方式恢復(fù)電壓

3.3 輸送功率對(duì)潛供電流和恢復(fù)電壓影響

不同輸送功率潛供電流和恢復(fù)電壓分別見(jiàn)圖7和圖8。可見(jiàn)，隨著特高壓輸送線路輸送功率的增大，線路電流變大，線路潛供電流和恢復(fù)電壓的感性分量越大，但增加值不大，說(shuō)明潛供電流和恢復(fù)電壓的感性分量所占比重較小，主要由容性分量決定。

圖7 不同輸送功率潛供電流

圖8 不同輸送功率恢復(fù)電壓

3.4 小電抗取值對(duì)潛供電流和恢復(fù)電壓影響(不換位線路)

不換位線路采用逆相序排列（ABC-CBA）、每回線路輸送功率取4000MW，不同小電抗取值下潛供電流和恢復(fù)電壓分別見(jiàn)圖9和圖10。可見(jiàn)，隨著小電抗值的增加，潛供電流和恢復(fù)電壓先減小后增大。

圖9 不同小電抗?jié)摴╇娏?/p>

圖10 不同小電抗恢復(fù)電壓

3.5 小電抗取值對(duì)潛供電流和恢復(fù)電壓影響(換位線路)

根據(jù)前面分析，采用逆相序排列（ABC-CBA）、每回線路輸送功率取4000MW，換位方式取方式一，對(duì)福州～溫州特高壓同塔雙回線路潛供電流及其限制措施進(jìn)行了計(jì)算分析。

在考慮單相重合閘的潛供電流時(shí)，除了考慮雙回線路運(yùn)行外，還應(yīng)考慮單回運(yùn)行的情況，包括停運(yùn)線路兩端接地和懸空的情況。三種運(yùn)行方式福州～溫州特高壓線路潛供電流和恢復(fù)電壓變化曲線見(jiàn)圖11和圖12。

方式一：正常運(yùn)行，單相故障；

方式二：一回線路檢修接地，另一回單相故障；

方式三：一回線路懸空，另一回單相故障。

可見(jiàn)，從限制潛供電流和恢復(fù)電壓的角度分析，小電抗取900～1000Ω綜合效果最好，其潛供電流在30A以下，恢復(fù)電壓梯度小于15kV/m。

圖11 不同運(yùn)行方式潛供電流

圖12 不同運(yùn)行方式恢復(fù)電壓

3 結(jié)語(yǔ)

由于特高壓系統(tǒng)的工作電壓是500kV系統(tǒng)的2倍，輸送功率高出幾倍，因此特高壓線路的潛供電流和恢復(fù)電壓較500kV線路大。本文對(duì)相序排列、輸送功率、小電抗取值以及換位方式等因素對(duì)潛供電流和恢復(fù)電壓的影響進(jìn)行了計(jì)算和分析，為特高壓同塔雙回線路相序排列和換位方式的選擇提供了重要參考，最后通過(guò)福州～溫州特高壓同塔雙回線路的三種運(yùn)行方式時(shí)的潛供電流和恢復(fù)電壓的計(jì)算和綜合分析，初步推薦福州～溫州特高壓線路高壓電抗器中性點(diǎn)小電抗取值900～1000Ω。

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