線路感應(yīng)電壓限制裝置的研制

字楊，楊猛，張炎，顏柯冰

（云南送變電工程有限公司，昆明 650216）

0 前言

隨著電力系統(tǒng)快速發(fā)展，同塔架設(shè)的雙回、四回輸電線路越來越多，平行或交叉跨越架設(shè)的線路也越來越多，由于線路間分布電容的影響，當(dāng)同塔或鄰近線路帶電時，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(yīng)電壓，其電壓幅值可高達(dá)幾千甚至上萬伏，高感應(yīng)電壓不但影響線路參數(shù)絕緣電阻和核相測試，甚至威脅到測試人員的安全。要進(jìn)行測試只有申請鄰近平行線路陪停，因?yàn)闋砍断到y(tǒng)運(yùn)行方式以及停電對用戶的影響，運(yùn)行線路陪停工作有時也難以申請，因此需要改進(jìn)現(xiàn)有或研發(fā)新的測試裝置來解決高感應(yīng)電壓下的線路絕緣電阻及核相問題。

1 現(xiàn)狀

為消除感應(yīng)電壓的影響，除了陪停外，還有一種方法是在被測線路上并聯(lián)電容器來降低感應(yīng)電壓，原理如圖1所示。

圖1 并聯(lián)電容器原理圖

經(jīng)現(xiàn)場實(shí)踐，采用電容與電壓的分布成反比的原理，在被測線路上并聯(lián)電容器增大線路間的對地電容來降低感應(yīng)電壓，確實(shí)可以在一定程度上降低被測線路的感應(yīng)電壓，但如遇到長線路或電纜線路，被測線路的對地電容很大，并聯(lián)電容器需要很大才能降低感應(yīng)電壓，并聯(lián)小電容根本起不到降低被測線路感應(yīng)電壓的作用，并且因每條線路對地電容不同，采用該方法取得的降壓效果也各不相同，現(xiàn)場實(shí)踐效果往往差強(qiáng)人意，因此這種方法降低感應(yīng)電壓的效果不佳，此外，高壓電容器體積龐大移動不便且價(jià)格昂貴，以及大電容充電后不安全，不適合現(xiàn)場靈活使用。

其中：C1為運(yùn)行線路和被測線路之間的耦合電容；C2為線路對地電容，由線路長度和尺寸型號決定；C3為并聯(lián)電容。

2 研究思路

為此，提出了一種新方法來降低線路感應(yīng)電壓，利用電感電容串聯(lián)諧振原理，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電容電抗器（L,C3）數(shù)值使該裝置在50 Hz頻率下產(chǎn)生諧振來降低感應(yīng)電壓（如圖2所示）。根據(jù)公式可知：Z=R+jXL-jXC，由于XL=XC，此時Z=R（R為電抗器電阻）測試線路將經(jīng)過R接地，由于R很小，R上的電壓也很低，其降壓倍數(shù)可高達(dá)100倍，即10000 V下降至100 V左右，可有效把感應(yīng)電壓限制在一定范圍內(nèi)，保障絕緣電阻及核相測試工作的安全開展。

圖2 利用電感電容串聯(lián)諧振法圖

采用絕緣電阻表進(jìn)行絕緣電阻測試及核相時，其輸出為直流電壓，由于電容器具有通交流隔直流的作用，測試電壓將分布在電容器和被測試線路上，并因電容器絕緣電阻遠(yuǎn)大于線路絕緣，所以測得的絕緣電阻數(shù)值近似等于真實(shí)的線路絕緣電阻值，如需取得真實(shí)值，可以先測出電容器的絕緣電阻值，再將線路的測試絕緣電阻值，通過并聯(lián)電阻計(jì)算公式，（其中R為實(shí)測線路絕緣電阻值，R1為實(shí)測電容器絕緣電阻值，R2為線路絕緣電阻真實(shí)值）算出線路絕緣電阻真實(shí)值。

如：500 kV七廠I回線路，線路絕緣電阻實(shí)測值R=300 MΩ；電容器絕緣電阻實(shí)測值R1=6000 MΩ；220 kV莊七I回線路，線路絕緣電阻實(shí)測值R=250 MΩ；電容器絕緣電阻實(shí)測值R1=6000 MΩ。

根據(jù)公式計(jì)算后得出500 kV七廠I回線路絕緣電阻理論值R2=316 MΩ，220 kV莊七I回線路絕緣電阻理論值R2=261 MΩ；可見測試值近似等于理論值，在實(shí)際操作中直接取測試值即可。

在仿真試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)在原電路的基礎(chǔ)上可采用阻容減壓原理，在原來的回路上端串聯(lián)一個電容電阻并聯(lián)電路進(jìn)行分壓，采用分步降壓的方法，不但可有效降低單個元件絕緣水平，進(jìn)一步減小體積和造價(jià)，并可通過串聯(lián)單元數(shù)來增加該裝置的整體絕緣水平，優(yōu)化后該裝置可長時間承受感應(yīng)電壓30 kV以上，防止瞬間外部過電壓損壞設(shè)備。優(yōu)化后的方法，如圖3所示。

圖3 優(yōu)化后的電感電容串聯(lián)諧振法圖

針對本裝置原理圖進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)查詢和參數(shù)選擇，原件參數(shù)選擇結(jié)果如表1所示。

表1 線路感應(yīng)電壓限制裝置元件參數(shù)表

該設(shè)備參數(shù)可滿足500 kV及以下線路參數(shù)的測量，并能保證安全性和準(zhǔn)確性。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

為了驗(yàn)證新研制的裝置可行性，在某110 kV輸電線路絕緣核相測試時，我們先用絕緣桿外掛試驗(yàn)線，用電壓互感器進(jìn)行感應(yīng)電壓測試，其值最高接近6000 V。然后我們把線路接地后將限壓裝置接到線路上，接著拆除接地線再次進(jìn)行感應(yīng)電壓測試，其電壓值有了大幅度下降，順利安全的完成了絕緣及核相工作，避免了冒險(xiǎn)作業(yè)或線路陪停。測試結(jié)果如表2所示。

表2 線路感應(yīng)電壓限制裝置現(xiàn)場使用效果表

從圖4可以看出，A相線路感應(yīng)電從原來的5730 V降低到了62.5 V，B相線路感應(yīng)電從原來的545 V降低到了60.3 V，C相線路感應(yīng)電從原來的4890 V降低到了42.1 V，證明了運(yùn)用線路感應(yīng)電壓限制裝置，可以把感應(yīng)電壓下降到原來的80至100倍。

圖4 線路感應(yīng)電壓限制裝置使用前后對比圖

4 結(jié)束語

線路絕緣電阻測試輔助裝置的應(yīng)用大大降低了被測線路中感應(yīng)電壓大小，提高了線路參數(shù)測試及絕緣定相測試的安全性，減少了因?yàn)榫€路感應(yīng)電過高燒毀設(shè)備的可能性，保護(hù)了試驗(yàn)人員和設(shè)備的安全，同時也減少了臨近帶電線路陪停的問題，保障了云南的電力輸送安全暢通，促進(jìn)云南社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展，具有顯著的社會效益。