特高壓輸電線路工頻參數測試干擾水平的計算與測量

張青青，韋景，張巖，王慶玉，張高峰

（1.國網山東省電力公司電力科學研究院，濟南250003；2.國網山東省電力公司濟寧供電公司，山東濟寧272023）

特高壓輸電線路工頻參數測試干擾水平的計算與測量

張青青1，韋景2，張巖1，王慶玉1，張高峰1

（1.國網山東省電力公司電力科學研究院，濟南250003；2.國網山東省電力公司濟寧供電公司，山東濟寧272023）

分析輸電線路工頻參數測試干擾產生的機理，應用電磁暫態仿真軟件EMTP對廊坊—泉城特高壓輸電線路工頻參數測試的干擾水平進行計算，并通過實測數據驗證仿真計算方法的正確性。為特高壓輸電線路工頻參數測試方案制定提供理論指導，保障該線路工頻參數測試人員及設備的安全，避免陪停鄰近線路帶來的經濟損失。

特高壓；輸電線路；工頻參數測試；干擾水平

0 引言

隨著超高壓、特高壓的建設與發展，輸電線路走廊日益緊湊，輸電線路同走廊架設、并行、跨越架設的情況越來越多。不同電壓等級輸電線路間相互耦合，干擾水平（電磁感應及靜電感應電壓、電流水平）越來越高，靜電感應電壓可高達10~100 kV［1］，感應電流可高達10~100 A，嚴重威脅現場作業人員及設備的安全。因此，為保障特高壓輸電線路工頻參數測試人員及測試儀器的安全，制定科學的輸電線路工頻參數測試方案，確定是否需要鄰近線路陪停，必須首先了解現場作業前干擾水平大小。

應用電磁暫態仿真軟件EMTP［2］對1 000 kV廊坊—泉城特高壓輸電線路干擾水平進行仿真計算，并通過與現場測試結果對比，驗證了該仿真計算方法的正確性。

1 輸電線路工頻參數測試干擾機理

輸電線路工頻參數測試易受干擾的種類主要包括靜電感應電壓、電磁感應電壓、靜電感應電流、電磁感應電流［3］。

1.1 靜電感應電壓

靜電感應電壓在受試輸電線路兩端接地開關均不接地的情況下，由運行線路對受試輸電線路的電容，受試輸電線路對大地的電容分壓產生。以受試輸電線路a相為例，靜電感應電壓產生機理［4］如圖1所示。

1.2 電磁感應電壓

電磁感應電壓在受試線路開關一端接地，由運行線路電流產生磁通匝鏈進而產生感應電動勢。以受試輸電線路a相為例，電磁感應電壓產生機理如圖2所示。

圖1 靜電感應電壓產生機理示意

圖2 電磁感應電壓產生機理示意

1.3 靜電感應電流

受試線路接地開關一端接地，靜電感應電流即為從運行線路與受試線路間的電容經受試線路流入大地產生的電流。以受試輸電線路a相為例，開合靜電感應電流示意見圖3。操作接地開關閉合，受試線路上流過的電流即為靜電感應電流。

圖3 靜電感應電流產生機理示意

1.4 電磁感應電流

受試線路兩端接地開關均接地，電磁感應電流即為由運行線路在受試線路上的感應電動勢引起的環流。以受試輸電線路a相為例，開合電磁感應電流示意見圖4。

圖4 電磁感應電流產生機理示意

2 計算模型

2.1 輸電線路基本信息

廊坊—泉城特高壓輸電線路全長約372 km，途徑北京、天津、河北、山東4個省市，沿線地理環境、線路跨越、并行工況復雜，且線路非全線同塔雙回，換位繁多，使得本條輸電線路建模仿真數據量大，各項數據邏輯關系分析難度大。廊坊—泉城特高壓輸電線路相序布置及換位如圖5所示。

廊坊—泉城特高壓輸電線路導線型號為8×JL1／G1A－630／45，分裂間距400mm，直流電阻0.0455Ω／km。雙回路普通地線采用JLB20A－185鋁包鋼絞線，直流電阻0.470 4 Ω／km。OPGW采用OPGW－185，直流電阻0.468 Ω／km。單回路普通地線采用JLB20A－170鋁包鋼絞線，直流電阻0.498 Ω／km，OPGW采用OPGW－170，直流電阻0.496 Ω／km。土壤電阻率分布在3.14～127.23 Ω·m。

圖5 廊坊—泉城特高壓輸電線路相序布置及換位

2.2 輸電線路模型搭建

綜合考慮輸電線路沿線地理環境、相序、塔形、導線架設方式、土壤電阻率、并行運行線路等因素，在ATP-EMTP中搭建廊坊—泉城特高壓輸電線路模型。

其中廊坊—泉城特高壓輸電線路影響較大的并行線路為500 kV驊靜線與220 kV石武線、屈豆線、石豆線，由于220 kV石武線、屈豆線、石豆線與本特高壓輸電線路距離較遠，且電壓等級相對較低，仿真計算中未考慮其對干擾水平的影響［5］。

500 kV驊靜線（原500 kV滄東-板橋線）N36～N78段與1 000 kV北京東—濟南特高壓輸電線路7L60～7S95段并行，并行間距83～385 m，并行長度19.2 km，驊靜線Ⅰ回線路運行功率為290～320 MVA，驊靜線Ⅱ回線路運行功率為240～270 MVA。

廊坊—泉城特高壓輸電線路干擾水平計算仿真模型如圖6所示。

圖6 廊坊—泉城特高壓輸電線路干擾水平仿真計算模型

鄰近線路實際運行工況的模擬方法如下：鄰近輸電線路線電壓U，三相輸送功率為S=P+jQ；則等效相電壓峰值為；等效負荷阻抗為Z=R+jX，R為等效電阻，X為等效電抗，且滿足。

輸電線路模型搭建關鍵點包括：

1）模型分段設計。根據輸電線路沿線土壤電阻率、輸電線路架設方式、輸電線路相序、運行線路與感應線路的并行間距號4個因素確定輸電線路模型分段點。4個因素為與的關系，若4個因素同時一致，則在一個設計段中。

2）鄰近線路輸送功率的模擬。通常并行運行線路模型以實際線路運行潮流與端電壓進行模擬［2］。但由于特高壓輸電線路跨越較大，低電壓等級并行線路實際運行數據不易獲取，而靜電感應電壓又遠大于電磁感應電壓，工程中可以在并行線路兩端同時施加電壓源模擬。

3）鄰近跨越線路因交叉角較大，不考慮其對本特高壓輸電線路干擾的影響［5］。

3 干擾水平計算與實測結果

依據圖6所示的仿真計算模型，將特高壓輸電線路兩端開路，仿真計算靜電感應電壓Us；將特高壓輸電線路一端接地，一端開路，仿真計算電磁感應電壓Uem；將特高壓輸電線路兩端接地，計算接地感應電流I。ATP-EMTP仿真計算與現場實測結果見表1。

表1 廊坊—泉城特高壓輸電線路干擾水平計算與實測結果比對

通過表1可以看出，仿真計算結果與實測結果有很好的一致性，誤差較小，能很好地滿足工程需求。產生誤差的主要因素為：1）計算中認為220 kV及以下并行運行線路對本條線路干擾水平影響較小，未考慮；2）運行線路與本條線路并行間距不是一個定值，計算中取設計資料的加權平均值，與實際情況有一定的出入；3）并行線路功率取了輸送功率波動范圍內的較大值。

4 結語

通過應用ATP-EMTP電磁暫態仿真軟件對1 000 kV廊坊—泉城特高壓輸電線路工頻參數測試干擾水平進行了計算，并與現場實測結果進行了對比分析，二者具有很好的一致性。

通過仿真計算結果可以看出，本特高壓輸電線路的干擾電壓小于1 kV，干擾電流很小，不需要鄰近線路陪停。此計算結果很好地應用于指導1 000 kV廊坊—泉城特高壓輸電線路工頻參數測試前陪停方案的制定，避免了鄰近線路陪停帶來的經濟損失。同時，測試人員根據計算的干擾水平大小，配備了相應的測試設備，制定了相應的抗干擾措施和安全措施，保障了特高壓輸電線路工頻參數測試人員的安全及測試工作的順利開展。

特高壓輸電線路工頻參數測試干擾水平計算需綜合考慮輸電線路設計參數、沿線地理環境、氣候、土壤電阻率、并行線路運行數據、并行長度、并行間距等參數，才能確保計算值滿足工程需求。

［1］郭志紅，姚金霞，程學啟，等.500 kV同塔雙回線路感應電壓、電流計算及實測［J］.高電壓技術，2006，32（5）：11-14，50.

［2］吳文輝，曹祥麟.電力系統電磁暫態計算與EMTP應用［M］.北京：中國水利水電出版社，2012.

［3］王艷杰.500 kV同塔雙回輸電線路感應電壓電流仿真試驗研究［D］.沈陽：沈陽工業大學，2008.

［4］鄒林.輸電線路電氣參數計算軟件的研究［D］.武漢：華中科技大學，2008.

［5］王少華，胡文堂，鄒國平，等.鄰近線路對皖電東送特高壓線路工頻參數測試的影響［J］，電網技術，2014，38（5）：1 163-1 168.

Interference Level Calculation and Measurement of UHV Transmission Line Frequency Parameters Test

ZHANG Qingqing1，WEI Jing2，ZHANG Yan1，WANG Qingyu1，ZHANG Gaofeng1
（1.State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China；2.State Grid Jining Power Supply Company，Jining 272023，China）

The mechanism of power line parameter test interference of transmission line is analyzed,and through the electrical transient analyzer program(EMAP),the interference level of the power-frequency parameter measurement of Langfang-Quancheng UHV transmission line is calculated.The calculation method is proved to be accurate by practical measurements. Calculation results can provide a theoretical guidance for power-frequency parameters measurement scheme and guarantee the safety of personnel and equipment.At the same time,the economic loss caused by adjacent transmission line power failure is avoided.

UHV;transmission line;power-frequency parameters measurement;interference level

TM75

A

1007－9904（2016）12－0012－03

2016-08-16

張青青（1984），女，工程師，主要從事電能質量技術監督及線路參數測試方面的工作。