同塔雙回輸電線路電氣不平衡度的改善措施

陶祥博

【摘 要】本文主要論述了同塔雙回輸電線路電氣參數不對稱會造成線路電流、電壓不平衡，影響系統運行的經濟性與可靠性，介紹了同塔雙回輸電線路電氣不平衡度的分析指標與計算方法，研究了雙回輸電線路不平衡度的改善措施。

【關鍵詞】同塔雙回輸電線路；電氣不平衡度；改善措施

一、前言

當下隨著電力電網的不斷發展，技術水平不斷提高，同塔雙回輸電線路的應用越來越廣泛，但其暴露的電氣不平衡度問題也直接影響著配電網的穩定性及安全性。

二、同塔雙回輸電線路不平衡度

同塔雙回輸電線路具有節省輸電走廊，增加輸電容量，降低施工成本等優點，在電網中得到廣泛應用。在同一塔上的雙回線傳輸線的每個電路的每個相和兩個回路線之間存在復雜的電磁和靜電耦合關系。即使單回線是一條均勻移動的平衡線，由于導線的排列和相位，雙線也會被設置。即使序列排列和換位方向不同，也難以達到完全對稱。輸電線路不平衡的三相電流會增加線路損耗，影響電氣設備的正常運行，影響電力系統運行的可靠性和經濟性。

因此，研究同塔雙回輸電線路不平衡程度對線路工程施工和電網穩定運行的影響因素和改進措施具有重要意義。隨著傳輸環境越來越復雜，影響系統三相電流不平衡的因素越來越多。過去，大多數對不平衡輸電線路的研究都考慮了線路參數和負荷不對稱等影響因素。但是，實際電路設計應主要考慮線路本身造成的不平衡程度。本文假定三相負載是對稱的，并著重討論由線參數不對稱引起的不平衡傳輸線。通過在同一塔架上建立220kV雙回線交流輸電線路模型，仿真計算提出了改善同塔雙回輸電線路不平衡的措施，為輸電線路設計提供了一定的技術參考。

（一）電氣不平衡度指標

同塔雙回線不平衡參數可分為電磁不平衡度和靜態不平衡度。將正序電壓施加到傳輸線的頭部，并將三端短路以確定頭端電流的序列分量。然后通過使用定義可以計算電磁不平衡。正序電壓施加到線路的頭部，并且端子打開以找到頭端。電流的順序分量，然后計算靜態不平衡度。本文考慮到電磁不平衡度和靜電不平衡程度，在線路初始施加正序電壓，通過將三相對稱負載連接在線路上，可以得到研究中使用的不平衡度指數。結束。為了說明電路之間的耦合對其電不平衡的影響，分別定義雙回線路每回導線的負序、零序不平衡度為mI2、mII2和mI0、mII0：

（二）不平衡度計算方法

目前，采用三相潮流法，電磁暫態過程法，傳輸矩陣法等方法計算同塔雙回線路不平衡程度。本文采用PSCAD/EMTDC仿真計算雙回線路輸電線路不平衡度。通過線路和地線參數，位置等條件計算雙回線路的電氣參數矩陣，根據線路的傳輸功率和功率因數計算負載阻抗，利用相位對多導線進行解耦模式轉換，并通過解波過程獲得傳輸線。通過電壓和電流分配，再通過相序變換公式將頭端電流從相位分量轉換為正序分量，負序零序分量，最后根據雙回線傳輸線路不平衡度的定義進行計算。

三、不平衡度改善措施

本文所研究的同塔雙回輸電線路不平衡的措施應根據實際工程的具體情況進行選擇。塔式選型主要在輸電線路的設計階段進行。蝴蝶型一般用于大跨度塔架；傘塔和鼓塔在電磁環境中幾乎沒有區別，但傘塔比鼓塔有更好的防雷性能。因此，在滿足防雷性能的前提下，鼓式塔架最好能減少不平衡。導線換位可以顯著減少同一塔架上的雙回線路不平衡。

但設計和運行經驗表明，輸電線路的完整換位會在一定程度上降低線路的機械強度和電氣強度，增加施工和運營成本。在實際工程中，應考慮長度超過100km的輸電線路換位。調整雙回線路的背靠背距離對負序不平衡具有重要影響，特別是對于傳輸通道的狹窄區域。在輸電線路的設計階段，緊湊的輸電線路可以用來壓縮背靠背的距離，這不僅節省了輸電走廊，還減少了負序不平衡。對于現有的非更換架空線，考慮到項目的實際應用和經濟性，不宜采用轉換塔架結構和導體換位等方法來限制線路參數的不對稱性。

優化導線相序布置不僅能有效改善同塔雙回線路的不對稱性，而且具有良好的經濟性和可操作性。這是限制同塔雙回輸電線路不平衡電流的重要措施之一。通過合理配置電容器來補償線路參數，可以從根本上抑制不平衡問題。對于同一塔上的四回路和多回路傳輸線，導體的換位結構復雜。如采用優化相序布置，導線位置調整等措施，不平衡度仍難以達到要求，補償電路的非對稱參數可通過配置補償電容。進一步減少不平衡的程度。

1.雙回輸電線路采用鼓式塔式。負序與零序之間的不平衡最小，其次是傘型塔，蝴蝶型塔最不平衡。塔型對零序不等程度的影響非常明顯，對負序不平衡度的影響相對較小。

2.導線的相序排列是影響不平衡程度的重要因素。在同一相序中，不平衡程度最大，異相序列次之，反相序列最小。相序排列對不平衡度的影響大于零序不平衡度。

3.對于單個整循環換位，逆相序反向換位的不平衡度最小，異相序同向換位和同相序同向換位次之，異相序反向換位的不平衡度最大。對于2個整循環換位，換位方式l/6-l/6-l/3-l/6-l/6的不平衡度明顯小于換位方式l/6-l/6-l/6-l/6-l/6-l/6，且可以減少換位次數。

4.同一塔架上的雙回線傳輸線的背靠背距離會影響回路之間的電磁耦合，進而影響負序和零序不平衡。隨著背靠背距離的減小，負序不平衡度明顯減小，零序不平衡度略有增加。減少雙回路傳輸線的背靠背距離，并使用緊湊型傳輸線來減少負序不平衡。

5.電容補償傳輸線參數矩陣中的元素可以靈活調整。通過確定合理的補償容量，可以有效提高線路參數不對稱引起的負序電流不平衡。隨著傳輸線長度的增加，電容器補償會逐漸增加負序不平衡度的改善程度。

四、結束語

改善同塔雙回線三相電流不平衡度的措施，主要從相序排列方式、桿塔型號、整循環環位等方面著手。雙回輸電線路采用鼓型桿塔，其不平衡度最小，傘型桿塔次之，蝴蝶型桿塔的不平衡度最大。塔型對不平衡度影響非常明顯。導線相序排列方式是影響不平衡度的重要因素。同相序排列時不平衡度最大，異相序次之，逆相序最小。整循環換位次數也對不平衡度的有影響，建立在設計是應適當考慮線路的整循環換位次數。

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