220kV同塔雙回線路感應電流和感應電壓的主要影響因素分析

李立峰　魯珊珊

【摘 要】220kV同塔雙回線路當一回線路停運時，另一回運行線路中由于電磁和靜電耦合作用會產生感應電流和電壓。本文通過理論分析研究確定影響同塔雙回線路的感應電流和電壓的主要因素為電力系統運行方式、線路在塔架上的布置方式和線路長度，并利用EMTP電磁暫態仿真進行了詳細計算分析。結果表明：同塔雙回220kV線路運行線路兩側的電壓對停運線路靜電感應電壓影響最大且為正比例關系（比例系數為0.43）；運行線路輸送的功率與停運線路的電磁感應電流和電壓皆為成正比例關系（比例系數分別為22.59和為0.97）。線路在塔架上的布置方式對停運線路感應電流和感應電壓都有影響但對計算結果影響不大。線路長度與電磁感應電壓和靜電感應電流皆為正比例關系（比例系數分別為0.68和為0.77）。

【關鍵詞】同塔雙回；220kV；感應電流；感應電壓；電磁暫態仿真

0 引言

為滿足電力負荷持續增長的需求，提高線路走廊單位面積的輸送能力，輸電線路采用同塔多回路架設是有效的解決方法之一。同塔并架線路由于線路之間電氣距離減小，當其中一回線路停電檢修時，由于其他各帶電導線的電感和電容耦合的結果，致使檢修線路上會通過電流[1-2]，該電流會對塔架上的檢修人員產生刺激，嚴重者可能危機維修人員的生命安全。

本文針對同塔雙回線路感應電流和電壓的影響因素，如電力系統運行方式、線路在塔架上的布置方式、線路長度等[3]進行了理論分析，然后利用EMTP進行了電磁暫態仿真計算分析[4]，旨在分析220kV典型同塔雙回線路在不同情況下，各種因素對感應電流和電壓的影響。

1 同塔雙回線路感應電流和感應電壓的影響因素

同塔雙回線路當其中一回線路停運時，運行線路將在停運線路上產生感應電流和感應電壓。當停運線路一端開路，另一端接地開關操作時，接地開關能開斷和關合容性電流；當停運線路一端閉合，另一端接地開關操作時，接地開關能開斷和關合感性電流。

線路1的三相為B、A、C，線路2的三相為b、c、a，地線為w、v。d1為兩根地線w和v間水平距離，d2為兩根地線B相和b相水平距離，d3為兩根地線A相和c相水平距離，d4為兩根地線C相和a相水平距離，h1為地線懸掛高度與第一排導線懸掛高度的對地高度差，h2為第一排導線懸掛高度與第二排導線懸掛高度的對地高度差，h3為第二排導線懸掛高度與第三排導線懸掛高度的對地高度差，h4為第三排導線懸掛高度的對地高度。線路在塔架上的布置方式決定了導線間的幾何平均距離和導線與地線的幾何平均距離，進而決定了導線的自阻抗與自電容和導線間的互阻抗與互電容。

即當停運線路兩端接地時，停運線路的電流與運行線路的電流和自電抗、兩回線路的互電抗相關。

而運行線路的電流和電壓與線路在電力系統中的運行方式有關；同塔雙回線路導線、地線在桿塔上的布置方式和線路的長度決定線路的電抗和電容，所以同塔雙回線路停運線路上的感應電流和電壓與運行線路的運行方式、導線在桿塔的布置方式和線路長度密切相關。

2 電力系統運行方式與電磁和靜電耦合電流和電壓的相關性分析

2.1 運行線路電壓的高低與電磁和靜電耦合電流和電壓的相關性

同塔雙回220kV線路的長度取100km，帶電線路輸送的有功功率為300MW。每回線路的導線采用雙分裂，導線型號JB/G1A-2×400，分裂間距為400mm。塔架上導體的懸掛高度：B相為34m，A相為27.3m，C相為21m，導線弧垂為10m。導線水平距離：B相為10m，A相為12m，C相為10m。兩根地線懸掛高度均為40m，地線水平距離為12m，地線弧垂為9m。考慮電網的實際運行情況，分別對運行線路一側電壓為240kV、230kV和220kV進行了仿真計算。

從表1的計算結果可以看出，隨運行線路電壓的升高，停運線路每相的電磁感應電壓和電流會略微減小，而靜電感應電壓和電流會有所增加。線路電壓從220kV增加至240kV時，運行線路兩端的電壓對停運線路的靜電感應電壓影響最大，靜電感應電壓由8.82kV增至9.69kV，靜電感應電壓受線路兩端電壓影響的比例系數為0.43。

2.2 線路輸送潮流與電磁和靜電耦合電流和電壓的相關性

同塔雙回220kV線路的參數同2.1中所述，運行線路一端電壓為235kV。考慮到電網的運行情況及線路的輸送能力，分別對線路輸送的有功功率為100MW、200MW、300MW、400MW和475MW（線路輸送功率的極限值）的情況進行了分析。

從表2的計算結果可以看出，隨運行線路上輸送功率的增大，停運線路電磁感應電壓和電流會顯著增大，而停運線路靜電感應電壓和電流影響不大。運行線路輸送的有功功率從100MW增加至475MW時，停運線路電磁感應電流影響最大，最大一相（C相）的電磁感應電流由25.34A增至114.56A，兩者成正比例關系，比例系數為22.59。對停運線路電磁感應電壓也有較大的影響，最大一相（C相）電磁感應電壓由1.10kV增至4.92kV，比例系數為0.97。

3 塔架上線路的布置方式與電磁和靜電耦合電流和電壓的相關性分析

3.1 同塔雙回線路水平距離與電磁和靜電耦合電流和電壓的相關性分析

同塔雙回220kV線路運行線路一端電壓為235kV，輸送的潮流為300MW。同塔雙回220kV線路的布置方式同2.2.1中所述，分別對導線布置（d1，d2，d3）不同水平距離下進行了分析：

（1）第一排為9.6m，第二排為11.6m，第三排為9.6m；

（2）第一排為10m，第二排為12m，第三排為10m；

（3）第一排為10.2m，第二排為12.2m，第三排為10.2m；

（4）第一排為10.4m，第二排為12.4m，第三排為10.4m。

表3列出了A相計算結果隨線路水平距離變化而改變的情況，其余兩相變化規律同C相。隨同塔雙回線路水平距離的增大，電磁感應電流、電磁感應電壓、靜電感應電流和靜電感應電壓會有所減小。但是受塔架型號的限制，同塔雙回線路水平距離雖有所不同，但相對變化不大，相應的對計算結果影響不大。

3.2 線路對地高度與電磁和靜電耦合電流和電壓的相關性分析

（1）導線弧垂與電磁和靜電耦合電流和電壓的相關性分析

線路架設中，由于導線檔距等原因導致導線的弧垂會有所不同，從而對線路高度產生影響，本文分別對導線弧垂為8m，10m和11.6m的情況進行了分析。

隨導線弧垂的變化，停運線路第一排導線的電磁感應電流、電磁感應電壓、靜電感應電流和靜電感應電壓也有所變化，但是變化不大。

（2）地線懸掛高度與電磁和靜電耦合電流和電壓的相關性分析

地線懸掛高度對計算結果有一定的影響，分別對地線與第一排導線距離h1分別為3m，3.5m和4m的情況進行了分析。

地線懸掛高度的不同，停運線路第一排導線的電磁感應電流、電磁感應電壓、靜電感應電流和靜電感應電壓也不同，但是結果變化不大。

4 線路長度與電磁和靜電耦合電流和電壓的相關性分析

本文分別對同塔雙回220kV線路長度為10km、25km、50km、75km、100km、125km和150km的情況進行了計算分析。

從表6的計算結果可以看出，隨線路長度的增加，停運線路的電磁感應電壓和靜電感應電流會明顯增大，而對電磁感應電流和靜電感應電壓影響不大。線路長度從10km增加至150km時，電磁感應電壓由0.37kV增至4.37kV，影響最大的一相電磁感應電壓與線路長度的比例系數為0.68；靜電感應電流由0.32A增至4.82A，對靜電感應電流影響最大的一相的比例系數為0.77。

5 結論

（1）220kV同塔雙回線路在電力系統中的運行方式與停運線路電磁和靜電耦合電流和電壓有關系。運行線路兩側的電壓對停運線路靜電感應電壓影響較大，成正比例關系，比例系數為0.43，但是考慮到電力系統的運行方式，線路兩側電壓的正常變化范圍在-10%～10%之間，電壓在該范圍內變化時，其計算結果對線路上接地開關的選型影響不大。運行線路輸送的功率主要影響停運線路的電磁感應電流和電壓，兩者成正比例關系，比例系數分別為22.59和為0.97，而對靜電感應電壓和電流影響較小。

（2）線路在塔架上的布置方式對停運線路電磁感應電流、電磁感應電壓、靜電感應電流和靜電感應電壓都存在一定影響。但是受塔架型號的限制，線路在塔架上的布置方式變化不大，對感應電流和電壓的計算結果影響不大。

（3）線路長度主要影響電磁感應電壓和靜電感應電流，且成正比例關系，比例系數分別為0.68和0.77，而對電磁感應電流和靜電感應電壓影響較小。

【參考文獻】

[1]魏旭，李長益.500kV同桿架設線路感應電流的計算[J].華東電力，2000，3：7-9.

[2]韓彥華，黃曉民，杜秦生，等.同桿雙回線路感應電壓和感應電流測量與計算[J].高電壓技術，2007，33（1）：140-142.

[3]林軍，曾煥巖.同桿雙回線換位方式的比較高電壓技術[J].高電壓技術，2004，30（8）：11-16.

[4]錢鑫，李琥，施圍.電力系統仿真計算軟件介紹[J].繼電器，2002，30（1）：43-46.

[責任編輯：湯靜]