輸電線路交流感應電壓消除裝置的研制

夏強峰，袁均祥，屠曄煒，周詠檳

（國網浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314033）

輸電線路交流感應電壓消除裝置的研制

夏強峰，袁均祥，屠曄煒，周詠檳

（國網浙江省電力公司嘉興供電公司，浙江 嘉興 314033）

由于同塔架設的輸電線路感應電壓最高可達到幾千伏，對線路試驗人員和設備的安全構成很大的威脅。基于消弧線圈電感電流補償電容電流的原理，設計一種電壓倒相補償且便于現場應用的線路交流感應電壓消除裝置，可抵消或抑制輸電線路測試端的交流感應電壓，同時裝置的引入對線路絕緣定相試驗基本無影響，在有較高交流感應電壓的狀態下仍可進行輸電線路絕緣定相測試，并保證試驗的安全性和數據的準確性。

輸電線路；感應電壓；絕緣定相測試

隨著電網建設的快速發展，為了利用出線走廊，同塔架設的雙回甚至3回架空線路及平行架設線路日益增多。當同塔或鄰近線路不能停電時，由于線路間分布電容的影響，新（改）建線路上存在較大的感應電壓。進行線路絕緣定相試驗時，感應電壓的存在會影響測試數據的準確性，也會對試驗設備造成損壞，甚至威脅到試驗人員的安全。為此，研制了能抗線路感應電壓的輸電線路交流感應電壓消除裝置（以下簡稱裝置）。

1 高壓輸電線路絕緣定相測試原理

線路絕緣定相試驗其測試原理如圖1所示。線路絕緣定相位采用兆歐表法。以C相為例，在線路始端一相（C相）接兆歐表的L端，兆歐表的E接地，在線路末端逐相接地測量，若兆歐表的指示為零，則表示末端接地相與始端測相相屬同相，其余兩相測定其絕緣電阻。依次類推，核對A與B相位。

圖1 線路絕緣定相試驗原理

目前，絕緣定相測試常用的測試儀器為手動或電子式兆歐表，都無法在有較大感應電壓的情況測試，且存在的感應電壓會影響試驗結果的準確性，更會危及現場試驗設備及人員的安全。

2 降低線路感應電壓的新方法

目前常用限制線路感應電壓的方法有并聯電容法。但高壓電容器電容量的增加和感應電壓的降低是非線性的，抑制效果不明顯。通常高壓電容器體積龐大且價格昂貴，不適合現場靈活使用。

為此，提出了一種新方法來抑制或消除線路端部感應電壓，即應用電力系統中性點接地消弧線圈電感電流補償線路電容電流的原理，設計一種裝置在實現測量感應電壓幅值、相位的同時，抵消或抑制輸電線路測試端的交流感應電壓。

通過查閱相關資料，在充分討論各類方法的優缺點的基礎上，確定最終實現方案：采用電容與電阻式電壓互感器串聯測量線路感應電壓幅值和相位，數字電壓移相器（幅值、相位均可調）與升壓器配合輸出與線路感應電壓相位相反、幅值相當的補償電壓，通過電容反饋于輸電線路，從而降低線路測試端的感應電壓，裝置的主要模塊見圖2。

圖2 裝置主要模塊

3 裝置的接線與驗證

圖3 110 kV線路感應電壓仿真模型

根據110 kV線路參數經驗值，建立線路感應電仿真模型如圖3所示。由仿真得出線路感應電壓最高可達3.657 kV。

加入感應電壓消除模塊即反饋反相補償電壓后，可以將感應電壓降低到798.205 μV左右，可以認為已經消除了線路感應電壓。加入感應電壓消除模塊后的仿真模型見圖4。

圖4 加入感應電壓消除模塊后仿真模型

通過仿真計算并結合現場實踐經驗，最終確定裝置原理及參數如圖5所示。裝置通過電容C1、電阻分壓式電壓互感器（TV1）將線路的感應高電壓降為低電壓，進行相位修正，線路電壓表顯示感應電壓幅值，線路相位表顯示感應電壓與電源電壓相位差值。利用數字電壓電子移相器、升壓變壓器將輸入的220 V電源電壓進行幅值和相位轉換，當轉換電壓與感應電壓幅值相當、相位相差180°時，合上開關KT，將此轉換電壓由可調電容C2反饋于輸電線路，轉換電壓與感應電壓相疊加，再調節轉換電壓的幅值使線路端部的感應電壓降低至最小為止。

圖5 裝置工作原理

裝置研制完成后，利用現有的高壓試驗設備搭建模擬線路感應電壓的試驗平臺，對裝置進行調試驗證，試驗室模擬測試如圖6所示，測試值見表1。

表1中模擬線路感應電壓為新建線路上的感應電壓，實測線路感應電壓為裝置實測的感應電壓，殘余感應電壓為裝置投入后線路端部的感應電壓。由表1可以看出，裝置抑制模擬線路感應電壓的效果良好。

圖6 模擬試驗原理

表1 裝置試驗室測試值 kV/（°）

4 現場應用情況

為了進一步驗證裝置的可行性，在嘉興地區某110 kV輸電線路絕緣定相試驗時，進行了現場調試驗證。現場測量結果如表2所示。

表2 現場測試值

由表2可見：測到線路感應電壓為0.687 kV，通過投入裝置成功將感應電壓消除，將裝置應用于現場絕緣定相試驗，試驗結果如表3所示。

由表3可知，裝置投入后線路絕緣電阻有所增大，但不影響試驗結果準確性的判斷，線路相位正確，既保障現場試驗設備和人員的安全，又使試驗數據真實、準確、可靠，由于線路絕緣定相試驗而損壞的兆歐表臺數也明顯減少。

表3 輸電線路絕緣定相試驗結果

5 結語

輸電線路交流感應電壓消除裝置的應用解決了線路交流感應電壓高，而不能進行線路絕緣定相試驗的問題，減少了由于絕緣定相試驗需要臨近帶電線路的陪停時間，降低停電次數，保護了試驗人員和設備的安全。但是由于裝置工作原理的局限性，目前對線路直流感應電壓的抑制效果還不理想，有待后續進一步改進。

[1]趙華，阮江軍，黃道春.同桿并架雙回輸電線路感應電壓的計算[J].繼電器，2005，33（22）∶37-40.

[2]國家電網公司生產技能人員職業能力培訓專用教材電氣試驗[M].北京：中國電力出版社，2010.

[3]許飛，李恒燦，吳榮，等.110～500 kV線路防感應電措施研究[J].廣西電力，2010，33（2）∶5-7.

（本文編輯：楊 勇）

Development of AC Induced Voltage Eliminating Device on Transmission Lines

XIA Qiangfeng，YUAN Junxiang，TU Yewei，ZHOU Yongbin
（State Grid Jiaxing Power Supply Company，Jiaxing Zhejiang 314033，China）

The induced voltage of transmission lines on the same tower can be up to several kilovolts，posing danger to line testers and equipment on the lines.Based on the principle that in the arc suppression coil inductive current compensates capacitor current，a AC induced voltage elimination device with phase inverted voltage compensation that is applicable for field application is designed to eliminate or suppress AC induced voltage at test terminal of transmission lines.In the meantime，the introduction of the device has little impact on line insulation phase test；moreover，the device can still be used for insulation phase test on transmission lines with higher AC induced voltage and assure safety of the test and accuracy of the data.

transmission line；induced voltage；insulation phase test

TM866

B

1007-1881（2015）07-0066-03

2015-03-06

夏強峰（1984），男，工程師，從事電氣試驗及電網金屬技術監督工作。