交直流輸電線路平行接近的工頻電磁感應(yīng)影響

李奇

摘 要：隨著我國電力系統(tǒng)建設(shè)的不斷深入，我國電力系統(tǒng)也愈發(fā)完善。近年來隨著社會快速發(fā)展，輸電線路建設(shè)外部環(huán)境日益嚴峻，線路路徑受限很容易導(dǎo)致多線路平行或相鄰的問題出現(xiàn)，尤其是當交流線路接近直流線路時，會在一定程度上造成直流線路工頻電壓和電流的改變，進而影響線路的實際運行狀態(tài)。由此，針對交流線路對平行接近的直流線路造成工頻電磁感應(yīng)影響問題的研究便顯得尤為重要。該文擬通過對500 kV交流線路和直流線路平行接近的狀態(tài)下，對直流線路中工頻電流的電磁感應(yīng)問題進行研究，研究能夠優(yōu)化、改善的方法，在一定程度上為我國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供幫助。

關(guān)鍵詞：交流線路；直流線路；工頻電磁感應(yīng)

中圖分類號：TM726 文獻標志碼：A

隨著我國電力系統(tǒng)建設(shè)的不斷深入，我國城市中架設(shè)的電力線路越來越多，這種情況的存在，就不可避免地出現(xiàn)城市電力線路網(wǎng)絡(luò)重疊或相鄰的問題。根據(jù)大量的研究發(fā)現(xiàn)，當交流線路與直流線路處于平行狀態(tài)時，運行的直流線路會產(chǎn)生一定程度的工頻電磁感應(yīng)問題，從而影響環(huán)流變壓裝置的正常運行。由此，針對交流線路對直流線路的工頻電磁感應(yīng)問題進行研究已經(jīng)逐漸成了我國電力工作者們不可忽視的重要課題之一。該文將分別針對3種不同狀態(tài)下的交流線路對直流線路所造成的工頻電磁影響進行闡述，以期能夠為未來電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行提供幫助。

1 正常運行狀態(tài)下交流線路對平行接近的直流線路工頻電磁感應(yīng)影響

1.1 正常運行狀態(tài)下交流線路對平行接近的直流線路工頻電感應(yīng)

根據(jù)以往的研究可以發(fā)現(xiàn)，當直流、交流線路相互平行且接近時，交流線路中的耦合狀態(tài)會使直流線路上的電壓發(fā)生改變，從而形成一種類似三相運行的交流線路，雖然這個狀態(tài)下線路的電壓是相對穩(wěn)定的，但是由于直流線路與交流線路各相導(dǎo)線之間的距離不等，所以會造成電流活動，進而影響線路的電力輸送能力。就目前來說，大部分直流線路都架設(shè)有地線，經(jīng)過計算可以發(fā)現(xiàn)，當線路處于電容耦合狀態(tài)時，直流線路中的感應(yīng)電流變化如圖1所示。可以發(fā)現(xiàn)，在實際的運行環(huán)節(jié)中，直流線路與交流線路之間的平行間距越近，線路中的感應(yīng)電流也會隨之增加。

1.2 正常運行狀態(tài)下交流線路對平行接近的直流線路工頻磁感應(yīng)

與上述電感應(yīng)相類似，當交流線路處于運行正常的狀態(tài)時，由于交、直流線路中各相/極導(dǎo)線間的距離不等，會使線路中產(chǎn)生的電壓也隨之發(fā)生不同的改變，進而出現(xiàn)不同的且不能相互抵消的縱電動勢。這一電動勢的作用會使直流線路電流流入變壓器繞組，從而產(chǎn)生后續(xù)的工頻磁感應(yīng)問題。雖然大部分接地的直流線路會對磁感應(yīng)做出一定的屏蔽，但是因為線路二次磁場的多次磁反應(yīng)也會在很大程度上降低磁感應(yīng)的效果，從而產(chǎn)生縱向的電動勢，進而影響直流線路實際的運行。

2 換位狀態(tài)下交流線路對平行接近的直流線路工頻電磁感應(yīng)影響

根據(jù)上述研究，該文認為如果在實際的運行過程中，要想從根本上降低工頻電磁感應(yīng)對直流線路運行電流的影響，可以通過在整個交流線路平行段上進行換位的方式來降低交流線路對平行接近直流線路的影響。根據(jù)大量的計算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在距離不等的狀態(tài)下，如果整個線路的接近距離相等，那么電磁感應(yīng)之間的作用將抵消，對于線路的總感應(yīng)數(shù)量將為零，根據(jù)其計量結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：在不同的相序排列中，直流線路所產(chǎn)生的耦合數(shù)值與地線上的電壓或電勢在數(shù)值上比較相等，進而合成后總感應(yīng)的量控制在零左右，從而達到預(yù)期，減少電磁感應(yīng)的目標。

3 故障狀態(tài)下交流線路對平行接近的直流線路工頻電磁感應(yīng)影響

從以往針對交流線路對平行接近的直流電路的影響情況來看，通常情況下，當交流線路發(fā)生接地的故障后，無論交流線路的三相電壓是否穩(wěn)定，都會產(chǎn)生較為明顯的電壓不平衡的問題，進而造成較為嚴重的直流線路電壓突變，雖然這一反應(yīng)環(huán)節(jié)持續(xù)的時間會相對比較短，但是仍舊會因瞬時電壓的激增而造成較為明顯的變電裝置過熱等問題，影響實際的用電安全情況。從故障狀態(tài)下交流線路對平行直流線路的電感應(yīng)影響來說，假設(shè)預(yù)期的故障相電壓為0左右，非故障區(qū)域仍舊保持著較為穩(wěn)定的正常電壓，就可以發(fā)現(xiàn)在線路的運行狀態(tài)下，如果出現(xiàn)的是單相線路故障，線路的電感應(yīng)隨著直流線路中的工頻電壓和電流改變的并不十分明顯，而當出現(xiàn)單側(cè)相電路短路時，線路中的電壓和電流則呈現(xiàn)較為明顯的負向關(guān)聯(lián)，這就意味著單側(cè)相電路中的電流與其他2個方向的電感應(yīng)現(xiàn)象起到了屏蔽的作用，進而影響實際直流線路的電感應(yīng)情況；從故障狀態(tài)下的交流線路對直流線路的磁感應(yīng)現(xiàn)象來說，在實際的操作、計量環(huán)節(jié)，為了能夠更加便捷地計量不同狀態(tài)下的直/交流磁感應(yīng)的數(shù)量情況，應(yīng)根據(jù)在不同線路短路的狀態(tài)下線路中縱電動勢隨著距離相點的長度變化之間的關(guān)系來探究短路狀態(tài)下線路中整體存在的電動勢改變問題，其研究結(jié)果呈下降趨勢。

根據(jù)上述研究結(jié)果可以認為，在短路狀態(tài)下，交流線路對于平行接近狀態(tài)下的直流線路會產(chǎn)生較多的縱電動勢，遠遠高出正常的數(shù)值范圍。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國針對輸電線路運行研究的不斷深入，大量研究表明交流線路對平行接近的直流線路的工頻電磁感應(yīng)影響主要表現(xiàn)在以下幾點：一是正常運行狀態(tài)下的交流線路對直流線路產(chǎn)生了電感應(yīng)現(xiàn)象，尤其是當兩線路之間的距離相對較近的狀態(tài)下，隨著距離的減少，其感應(yīng)量相應(yīng)地增加，雖然不會較為明顯地對換流設(shè)備造成影響，但也會產(chǎn)生較多的工頻電流經(jīng)設(shè)備流入大地；二是正常運行狀態(tài)下的交流線路對直流線路產(chǎn)生了磁感應(yīng)現(xiàn)象，主要是由于產(chǎn)生線路縱電動勢的方式產(chǎn)生工頻電流，進而使線路中的正、負極導(dǎo)線之間形成電流回路，從而產(chǎn)生偏磁電流。該文認為，當交流、直流線路因平行接近出現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象時，可以通過在接近位置進行換位的方式，以達到降低交、直流線路之間電磁感應(yīng)的目的，從而保證其后續(xù)的良好運行，從根本上為我國電力事業(yè)的發(fā)展添加助力。

參考文獻

[1]劉丹.交流電纜線路對并行直流電纜線路的電磁感應(yīng)研究[D].福建：廈門理工學(xué)院，2017.

[2]周行星，范毅，黃華，等.1000kV浙北—滬西特高壓輸電線路工頻參數(shù)抗干擾測量研究[J].華東電力，2014（1）：27-29.

[3]李寶聚，郭雷，張磊.超高壓交流線路對平行架設(shè)特高壓直流線路的電磁感應(yīng)[J].四川電力技術(shù)，2013（6）：66-69.

[4]李寶聚，周浩，郭雷.特高壓交流線路對平行架設(shè)特高壓直流線路的工頻電磁感應(yīng)影響[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2013（10）：20-26.

[5]周原.超特高壓交直流同塔多回輸電線路內(nèi)部過電壓及其影響因素研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2012.

[6]邵方殷.交流線路對平行接近的直流線路的工頻電磁感應(yīng)[J].電網(wǎng)技術(shù)，1998（12）：59-63.