平行輸電線路對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響

1、平行輸電線路對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響及對(duì)策研究技術(shù)總結(jié)報(bào)告華東電力試驗(yàn)研究院有限公司清華大學(xué)2010年12月目 錄1 前言12 平行線路研究框架22.1 平行線路定義分析22.2 存在的主要問題32.2.1 我國平行線路主要設(shè)計(jì)原則32.2.2 平行線路對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行主要影響因素分析32.3 課題組成72.4 研究方法82.5 研究說明93 平行線路系統(tǒng)分析技術(shù)研究93.1 技術(shù)路線93.2 研究方法和內(nèi)容103.2.1平行線路典型參數(shù)研究103.2.2 平行線路不平衡度研究123.2.3平行線路潛供電流研究153.3 小結(jié)174 500kv交流平行線路感應(yīng)問題的研究184.1 技術(shù)路線184.2 研究方

2、法和內(nèi)容194.2.1 華東電網(wǎng)500kv平行線路統(tǒng)計(jì)分析194.2.2 平行線路間感應(yīng)問題的研究204.2.3 帶高抗平行線路諧振過電壓研究234.3 小結(jié)275 交流輸電線路對(duì)平行直流輸電線路的影響研究285.1 技術(shù)路線285.2 研究方法和內(nèi)容296 平行線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置研究426.1 技術(shù)路線426.2 研究方法和內(nèi)容436.2.1 穩(wěn)態(tài)仿真計(jì)算436.2.2 交流平行線路對(duì)控制保護(hù)影響分析456.2.3 交流平行線路對(duì)直流輸電系統(tǒng)控制保護(hù)影響分析496.3 小結(jié)507 平行線路工頻參數(shù)測(cè)試方法研究507.1 技術(shù)路線507.2 研究方法和內(nèi)容517.2.1 平行線路參數(shù)測(cè)試的特

3、殊性分析517.2.2 現(xiàn)有線路參數(shù)測(cè)試方法比較527.2.3 平行線路參數(shù)測(cè)試方法527.2.4 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試規(guī)范的研究627.3 小結(jié)638 平行線路接地開關(guān)的選用研究648.1 技術(shù)路線648.2 研究方法和內(nèi)容658.2.1 潛供電流、恢復(fù)電壓抑制方法研究658.2.2 針對(duì)華東平行線路概況選擇潛供電流抑制方案的研究658.2.3 接地開關(guān)作用及運(yùn)行方式的研究668.2.4 快速接地開關(guān)與中性點(diǎn)小電抗對(duì)感應(yīng)電流抑制效果的研究678.2.5 不同狀態(tài)下接地開關(guān)開合潛供電流能力的研究688.2.6 接地開關(guān)選型選用的研究708.3 小結(jié)719 創(chuàng)新點(diǎn)7210 主要結(jié)論731 前言電網(wǎng)輸送能力不

4、足問題，是當(dāng)今乃至今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)困擾我國電網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)主要制約因素。我國人口眾多，土地資源緊張，電網(wǎng)建設(shè)用地和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展用地之間的矛盾日益突出。為充分利用線路走廊，提高單位走廊面積的輸送能力，我國在電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)中，大力推廣大截面導(dǎo)線、新型導(dǎo)線、同塔雙（多）回線、緊湊型線路、提高輸電線路允許溫升、線路溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等先進(jìn)適用技術(shù)，有效地緩解了電網(wǎng)輸送能力不足問題。另外，在線路改造建設(shè)中，電網(wǎng)企業(yè)積極配合地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，合理歸并走廊，減小走廊寬度，形成了大量的高低壓、交直流輸電線路通道走廊，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展騰出了寶貴的建設(shè)用地。隨著我國電網(wǎng)大面積應(yīng)用同塔雙（多）回線路，以及大規(guī)模的線路走廊歸

5、并，同塔或同一輸電通道中平行走線的輸電線路越來越多。盡管特高壓輸電線路和各級(jí)電網(wǎng)規(guī)劃線路的走廊尚未全部確定，根據(jù)目前已確定的部分線路路徑，特高壓交直流線路與已有的500kv電網(wǎng)線路使用同一輸電走廊將不可避免，線路平行建設(shè)將成為一種趨勢(shì)。特別是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，交直流輸電線路越來越密集，土地資源非常稀缺，同一電壓等級(jí)線路、不同電壓等級(jí)線路、交流線路與直流線路，同處一個(gè)輸電通道，甚至同塔多回架設(shè)，將是以后輸電線路建設(shè)的主要方式。平行線路間的相關(guān)影響主要表現(xiàn)為線路間的電磁感應(yīng)和電容耦合，感應(yīng)電壓、電流將對(duì)線路的諧振過電壓、潛供電流、零序電壓（流）產(chǎn)生影響，通過換流變壓器后將形成直流偏磁，從而危及電網(wǎng)的

6、安全穩(wěn)定運(yùn)行。華東電網(wǎng)在江蘇闞山電廠送出線路啟動(dòng)過程中發(fā)現(xiàn)了諧振過電壓現(xiàn)象，華東公司對(duì)此非常重視，組織開展了專題研究，后通過合理安排過渡運(yùn)行方式和設(shè)備更換解決了這一問題。近期在華東電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)中發(fā)現(xiàn)并成功解決的平行線路間電磁感應(yīng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行影響的案例。通過這些研究，我們認(rèn)識(shí)到，在平行線路建設(shè)成為一種趨勢(shì)的背景下，有必要全面深入地研究平行線路間相互影響的機(jī)理，以及對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響，并在電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)運(yùn)行中采取相應(yīng)的措施，以確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。2 平行線路研究框架2.1 平行線路定義分析目前，國內(nèi)外對(duì)平行線路并無明確的定義，一般所說的平行線路是指某一區(qū)域的同一線路走廊內(nèi)有兩條及以上的線路，或者說相

7、距較近的輸電線路相互之間有影響，這種影響主要是電氣上的，例如感應(yīng)電壓、感應(yīng)電流。從對(duì)平行線路的描述可以看出，平行線路的“平行”是一種廣義上的概念，輸電線路的平行和傳統(tǒng)意義上幾何學(xué)的平行不完全是一個(gè)概念，兩者有共同之處，但幾何學(xué)上有關(guān)平行線的部分定理、準(zhǔn)則不完全適用于輸電線路平行，所以平行線路也可以稱之為平進(jìn)線路或者共行線路。本項(xiàng)目研究以兩條線路平行為基礎(chǔ)，研究這兩條線路之間的相互影響關(guān)系，再研究多條線路的平行也是首先研究其中兩條線路間的關(guān)系。為使研究有所重點(diǎn)，項(xiàng)目對(duì)廣義“平行”的平行線路按電壓等級(jí)、性質(zhì)等進(jìn)行了分類。（1）按電壓等級(jí)分類：a）同電壓等級(jí)平行，如500kv之間的平行，220kv間

8、的平行；b）異電壓等級(jí)平行，如500kv和220kv之間的平行。（2）按電壓性質(zhì)分類：a）交流線路間的平行；b）直流線路間的平行；c）交直流線間的平行。（3）從平行距離分類：a）全平行線路：始端和末端一致，兩線間距基本不變，處于同一桿塔上，幾何結(jié)構(gòu)基本對(duì)稱，最典型的就是全線同桿雙回線路b）準(zhǔn)平行線路：始端和末端一致，間距在變化，例如分別采用單回塔的兩回線路，以及有部分同塔雙回的兩回線路c）異平行線路：同始端不同末端，平行一段后分段：平行段又可以分為同塔平行和不同塔平行d）段平行線路：始端末端均不同，只是在中間有一段并行而已，線路的交叉跨越也可以看作一種特殊的情況。2.2 存在的主要問題2.2.

9、1 我國平行線路主要設(shè)計(jì)原則相互并行的500kv線路（中心線間的）最小距離，廣東地區(qū)為40m，華北地區(qū)為55m，華東地區(qū)為45m，東北地區(qū)一般都在60m以上。最小走廊寬度的計(jì)算一般要考慮以下幾個(gè)方面：（1） 無線電干擾；（2） 靜電感應(yīng)；（3） 工頻及操作沖擊條件時(shí)的閃絡(luò)；（4） 導(dǎo)線偏移；（5） 舞動(dòng)；（6） 線路維修要求；（7） 線路架設(shè)要求；（8） 桿塔型式及尺寸；（9） 可聽噪聲。根據(jù)國內(nèi)外的計(jì)算資料，最小走廊的范圍是在40m70m（風(fēng)速范圍30m/s40m/s）變化。因此建議兩回三角排列塔的平行線路取中心線間最小水平距離（橫擔(dān)長(zhǎng)度9m）為45m。兩回水平排列塔的平行線路中心線間最小水

10、平距離為55m。2.2.2 平行線路對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行主要影響因素分析2.2.2.1 對(duì)輸電線路運(yùn)行方式的限制平行輸電線路由于在運(yùn)行維護(hù)中安全風(fēng)險(xiǎn)增加，由此帶來對(duì)線路運(yùn)行方式的限制。（1）線路陪停，降低設(shè)備的可用率和可靠性。由于平行線路間距較近，往往在相鄰的另一回線路上產(chǎn)生感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，因此當(dāng)此回線路檢修時(shí)，必然會(huì)對(duì)帶電線路的運(yùn)行方式提出要求。因間距小，帶電作業(yè)的難度也大，所以運(yùn)行單位基于安全的考慮，一般要求對(duì)鄰近的平行線路提出陪停的要求，由此對(duì)線路的運(yùn)行方式產(chǎn)生較大的影響。如果平行線路處于潮流輸送的重要斷面，將進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行方式提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。（2）各種故障模式和維修方式對(duì)雙回平行輸電線路運(yùn)

11、行可靠性產(chǎn)生一定影響，雙回平行輸電線路的故障模式與單回輸電線路有所不同，可以分為獨(dú)立停運(yùn)、相關(guān)停運(yùn)和共同模式停運(yùn)。因此，在考慮分析這些故障模式對(duì)其可靠性的影響時(shí)與單回線路有所區(qū)別，需要分析和比較各種故障模式和維修方式對(duì)雙回平行輸電線路運(yùn)行可靠性的影響，在此基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)雙回平行輸電線路的失效概率和平均無故障工作時(shí)間，從而為平行線路的運(yùn)行方式調(diào)整提供更加科學(xué)的依據(jù)。2.2.2.2 對(duì)設(shè)備維護(hù)方式的影響由于帶電設(shè)備的電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)的作用，將會(huì)在附近的停電設(shè)備上感應(yīng)出一定電位。高壓雙回路、多回路同桿架設(shè)以及兩條平行架設(shè)的線路，如果一條線路帶電，會(huì)造成另外停電的線路帶電，特別是當(dāng)和停電檢修平行接近的帶

12、電線路出現(xiàn)三相不平衡或單相接地時(shí)，對(duì)停電線路的感應(yīng)使其意外地帶有危險(xiǎn)電壓。其次，平行線路中，一條檢修停運(yùn)，并在兩側(cè)掛有接地線，如果運(yùn)行線路發(fā)生了接地故障，出現(xiàn)零序電流，會(huì)在停運(yùn)檢修的線路上產(chǎn)生零序感應(yīng)電流。感應(yīng)電壓與電容有關(guān)，即與導(dǎo)線的相對(duì)位置有關(guān)，而與它們平行的長(zhǎng)度無關(guān)：感應(yīng)電流除與對(duì)地電容有關(guān)外，還隨著平行長(zhǎng)度的加大而增大。因此，在輸電線路檢修時(shí)，要求對(duì)同桿塔架設(shè)的多層電力線路進(jìn)行驗(yàn)電時(shí)，先驗(yàn)低壓、后驗(yàn)高壓，先驗(yàn)下層、后驗(yàn)上層，先驗(yàn)近側(cè)、后驗(yàn)遠(yuǎn)側(cè)；同桿塔架設(shè)的多層電力線路掛接地線時(shí)，應(yīng)先掛低壓、后掛高壓，先掛下層、后掛上層，先掛近側(cè)、后掛遠(yuǎn)側(cè)，拆除時(shí)順序相反；在同塔架設(shè)多回線路桿塔的停電線

13、路上裝設(shè)的接地線，應(yīng)采用措施防止接地線擺動(dòng)，并滿足相關(guān)安全距離的規(guī)定；在使用個(gè)人保安線時(shí)，工作地段如有附近、平行、交叉跨越及同桿塔架設(shè)線路，為防止停電檢驗(yàn)線路上感應(yīng)電壓傷人，在需要接觸或接近導(dǎo)線工作時(shí)，應(yīng)使用個(gè)人保安線。在輸電線路施工建設(shè)時(shí)，由于輸電線路對(duì)鄰近平行線產(chǎn)生的靜電感應(yīng)較大，在放線施工時(shí)必須采取安全措施：由于接地電流與長(zhǎng)度成正比,每個(gè)放線段不宜選取太長(zhǎng)，放線段的導(dǎo)線(包括導(dǎo)引繩、導(dǎo)引繩地線)兩端必須要有可靠的接地，且接地狀態(tài)不得中斷；在高壓強(qiáng)電場(chǎng)設(shè)備區(qū)工作時(shí)，用絕緣繩索傳遞金屬工器具或其它金屬大件時(shí)，工作人員應(yīng)將金屬物品先接地再接觸，以防感應(yīng)觸電；在高壓強(qiáng)電場(chǎng)設(shè)備區(qū)的吊車，應(yīng)可靠接地

14、?！半娏Π踩?guī)程”還對(duì)平行線路相關(guān)工作提出了明確的管理要求：對(duì)于發(fā)電廠、變電所出入口處或線路中間某一段有兩條以上的相互靠近的平行或交叉線路上工作，取消原規(guī)程中相互靠近的平行或交叉線路100m的概念，明確只要有平行或交叉線路均需要滿足以下要求：一是每基桿塔上都應(yīng)有雙重名稱；二是經(jīng)核對(duì)停電檢修線路的雙重名稱無誤，驗(yàn)明線路確已停電并掛好地線后，工作負(fù)責(zé)人方可宣布開始工作；三是在該段線路上工作，登桿塔時(shí)要核對(duì)停電檢修線路的雙重名稱無誤，并設(shè)專人監(jiān)護(hù)，以防誤登有電線路桿塔；對(duì)于在同桿塔架設(shè)多回線路中上工作防誤登有電線路：一是每基桿塔應(yīng)設(shè)識(shí)別標(biāo)記（色標(biāo)、判別標(biāo)幟等）和雙重名稱；二是工作前應(yīng)發(fā)給作業(yè)人員相對(duì)

15、應(yīng)線路的識(shí)別標(biāo)記；三是經(jīng)核對(duì)停電檢修線路的識(shí)別標(biāo)記和雙重名稱無誤，驗(yàn)明線路確已停電并掛好接地線后，工作負(fù)責(zé)人方可發(fā)令開始工作；四是登桿塔和在桿塔上工作時(shí)，每基桿塔都應(yīng)設(shè)專人監(jiān)護(hù)；五是作業(yè)人員登桿塔前應(yīng)核對(duì)停電檢修線路的識(shí)別標(biāo)記和雙重名稱無誤后，方可攀登。登桿塔至橫擔(dān)處時(shí)，應(yīng)再次核對(duì)停電線路的識(shí)別標(biāo)記與雙重稱號(hào)，確實(shí)無誤后方可進(jìn)入停電線路側(cè)橫擔(dān)。2.2.2.3 感應(yīng)電壓和電流問題輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其工頻參數(shù)一般包括直流電阻、正序阻抗、相間電容、正序電容、零序電容以及多回平行輸電線路間的耦合電容和互感阻抗，這些參數(shù)均是在進(jìn)行電力系統(tǒng)潮流計(jì)算、短路電流計(jì)算、繼電保護(hù)整定計(jì)算和選擇電力

16、系統(tǒng)運(yùn)行方式等工作之前須建立電力系統(tǒng)數(shù)字模型的必備參數(shù)，這些參數(shù)的計(jì)算往住較復(fù)雜且難以準(zhǔn)確計(jì)及各種影響。為此，工程上要求對(duì)新架設(shè)及改造后的電力線路工頻參數(shù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。隨著電力線路同塔架設(shè)和交叉跨越的情況愈發(fā)嚴(yán)重，導(dǎo)致輸電線路相互間的感應(yīng)電壓升高，這對(duì)測(cè)試人員和儀器的安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，給線路工頻參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量帶來了嚴(yán)重的干擾。另外，隨著同塔多回線（平行線路）的應(yīng)用和電壓等級(jí)的不斷提高，對(duì)平行線路兩端的接地開關(guān)開合感應(yīng)電流的能力也要求越來越高，開合感應(yīng)電流成為高壓接地開關(guān)的一種特殊運(yùn)行工況。在兩條或多條共塔或鄰近平行布置的架空輸電線中，當(dāng)某一回或幾回線路停電后，停電線路與相鄰帶電線路之間仍有

17、電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)，會(huì)在停電的回路上產(chǎn)生感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流。因此，用于平行線路的接地開關(guān)，應(yīng)能滿足以下的運(yùn)行條件：（1）當(dāng)停電線路的一端開路，在線路另一端的接地開關(guān)分、合操作時(shí)，接地開關(guān)能開斷和關(guān)合靜電感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓，該感應(yīng)電流為容性。（2）當(dāng)停電線路的一端接地，在線路另一端的接地開關(guān)分、合操作時(shí)，接地開關(guān)能開斷和關(guān)合電磁感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓，該感應(yīng)電流為感性。2.2.2.4 對(duì)繼電保護(hù)的影響平行線路的保護(hù)配置與單回線路相比有一定特殊考慮，主要如下：（1）同桿雙回線路異名相故障的保護(hù)配置。同桿雙回線路突出的特殊問題是雙回同時(shí)閃絡(luò)可能引起雙回同時(shí)跳閘，嚴(yán)重沖擊系統(tǒng)。經(jīng)驗(yàn)表明，采用多相（分相）重

18、合閘、可以十分有效地限制雙回閃絡(luò)對(duì)系統(tǒng)的危害。此措施的目的是區(qū)分同回兩相故障和兩回異名相故障，對(duì)兩回故障實(shí)行分相跳閘-重合閘，避免兩回路同時(shí)三相甩負(fù)荷，從而大大限制雙回閃絡(luò)對(duì)系統(tǒng)的危害。為此，可采用光纖復(fù)合地線（opgw）或者微波以增加線路通訊通道數(shù)。（2）平行線路縱聯(lián)零序方向保護(hù)配置。由于平行運(yùn)行線路零序互感效應(yīng)會(huì)造成縱聯(lián)零序方向保護(hù)誤動(dòng)跳閘，實(shí)際已有事故教訓(xùn)，需采取相關(guān)預(yù)防措施。2.2.2.5 同塔雙回帶高抗線路異常問題皖電東送500kv輸變電工程作為華東公司重點(diǎn)工程于2008年建設(shè)完成，并經(jīng)系統(tǒng)啟動(dòng)調(diào)試后安全投入運(yùn)行。皖電東送500kv輸變電工程中的河瀝官山、官山皋城、皋城湯莊、當(dāng)涂惠泉

19、，共八回500kv線路均采用大截面導(dǎo)線、線路長(zhǎng)、且全程同桿，每回線路上均配置有高抗。500kv同塔雙回帶高抗線路類似設(shè)計(jì)的闞山電廠雙泗在2007年啟動(dòng)調(diào)試過程中曾發(fā)生諧振，當(dāng)涂惠泉曾發(fā)生高抗中性點(diǎn)小電抗過負(fù)荷等異?，F(xiàn)象，而這些異常問題已超出了設(shè)計(jì)可研的范疇，值得重點(diǎn)關(guān)注并研究對(duì)策。2.2.2.6 對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響問題平行線路由于平行間距較近，線路間的耦合情況較普通線路嚴(yán)重，從而對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行及其分析方法產(chǎn)生了較大影響。這主要表現(xiàn)為：（1）平行線路正負(fù)零序參數(shù)之間存在耦合關(guān)系，而且耦合方式復(fù)雜，常規(guī)大型電力系統(tǒng)分析方法已不能適用；（2）平行線路之間互感差異較大，線路參數(shù)存在較大的不平衡，導(dǎo)致平行線路

20、正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生較大的負(fù)序、零序電流，這不但可能導(dǎo)致線路保護(hù)及系統(tǒng)保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)，而且流入系統(tǒng)中的負(fù)序電流會(huì)引起同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子過熱，影響發(fā)電機(jī)壽命；（3）平行線路發(fā)生單相瞬時(shí)接地故障時(shí)，故障點(diǎn)將存在較大潛供電流，這對(duì)線路的快速重合閘產(chǎn)生較大的影響，甚至可能造成重合操作失敗。當(dāng)平行線路位于電網(wǎng)的關(guān)鍵輸送斷面，單相重合失敗將導(dǎo)致線路跳閘，電網(wǎng)關(guān)鍵斷面輸送能力大幅下降，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行將面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。2.3 課題組成針對(duì)平行線路建設(shè)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響，本項(xiàng)目主要關(guān)注平行線路系統(tǒng)分析、感應(yīng)過電壓、保護(hù)配置、參數(shù)測(cè)試和設(shè)備選型等研究。電磁環(huán)境影響、帶電作業(yè)等內(nèi)容已在500kv同塔四回線關(guān)鍵技術(shù)研究中進(jìn)行了全

21、面深入的研究，研究結(jié)論同樣適應(yīng)于指導(dǎo)平行線路的規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行，本項(xiàng)目不再展開。根據(jù)這些問題，項(xiàng)目分為六大課題，具體為：（1）課題1：平行線路系統(tǒng)分析技術(shù)研究；（2）課題2：500kv交流平行線路感應(yīng)問題的研究；（3）課題3：交流輸電線路對(duì)平行直流輸電線路的影響研究；（4）課題4：平行線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置研究；（5）課題5：平行線路工頻參數(shù)測(cè)試方法研究；（6）課題6：平行線路接地開關(guān)的選用研究。2.4 研究方法（1）課題1：平行線路系統(tǒng)分析技術(shù)研究。分析平行線路原始序參數(shù)特性，研究滿足常規(guī)大型電力系統(tǒng)分析需要的平行線路簡(jiǎn)化序參數(shù)計(jì)算方法?；陔娏ο到y(tǒng)故障分析方法，建立平行線路不平衡度和潛供電流

22、分析模型，研究平行線路不平衡度評(píng)價(jià)指標(biāo)。針對(duì)平行線路多種結(jié)構(gòu)，分析其不平衡度和潛供電流變化趨勢(shì)。綜合以上研究，形成平行線路系統(tǒng)分析研究軟件平臺(tái)，提出減小平行線路對(duì)系統(tǒng)影響程度的相關(guān)措施。（2）課題2：500kv交流平行線路感應(yīng)問題的研究。利用emtp計(jì)算平行線路間感應(yīng)問題，帶高抗平行線路諧振過電壓。（3）課題3：交流輸電線路對(duì)平行直流輸電線路的影響研究。利用emtdc計(jì)算交流線路在不同運(yùn)行情況下（正常、操作、雷擊），交直流線路的并行電磁影響。（4）課題4：平行線路繼電保護(hù)優(yōu)化配置研究。利用離線仿真軟件，搭建平行線路模型，計(jì)算不同穩(wěn)態(tài)工況下的平行線路感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，以及電流和電壓的不平衡度，

23、分析對(duì)不同原理的繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的影響。在離線計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，選取典型的線路參數(shù)及線路保護(hù)配置，在rtds上建立實(shí)時(shí)動(dòng)模仿真系統(tǒng)，重點(diǎn)考驗(yàn)各種故障過程中的暫態(tài)分量對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備動(dòng)作行為的影響，并分析解決對(duì)策。（5）課題5：平行線路工頻參數(shù)測(cè)試方法研究。利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與emtp仿真，獲得典型平行線路感應(yīng)電壓、感應(yīng)電流；結(jié)合平行線路特點(diǎn)，進(jìn)行參數(shù)測(cè)試方法適用性分析；利用仿真計(jì)算與實(shí)驗(yàn)室模擬驗(yàn)證了異頻法進(jìn)行線間耦合參數(shù)測(cè)試的可行性，提出了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范。（6）課題6：平行線路接地開關(guān)的選用研究。結(jié)合emtp仿真與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，論述平行線路接地開關(guān)技術(shù)要求的特殊性，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行可靠性分析，提出500

24、kv平行線路接地開關(guān)選用技術(shù)規(guī)范。2.5 研究說明2006年，華東電網(wǎng)公司結(jié)合利港梅里500kv同塔四回線工程建設(shè)，對(duì)有關(guān)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的研究，對(duì)500kv同塔四回線路在過電壓和塔型尺寸、線路防雷、電磁環(huán)境影響、有關(guān)運(yùn)行技術(shù)、繼電保護(hù)及多相重合閘配置方案、帶電作業(yè)、v型絕緣子串的機(jī)械電氣特性、桿塔結(jié)構(gòu)可靠性、施工安裝工藝和導(dǎo)線電氣舞動(dòng)機(jī)理等方面，進(jìn)行了理論分析和試驗(yàn)研究，取得了一系列重要研究成果。作為平行線路中耦合關(guān)系較為復(fù)雜，且對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行影響較大的一種，同塔四回線的研究方法、研究結(jié)論是本項(xiàng)目的重要技術(shù)基礎(chǔ)。本項(xiàng)目主要關(guān)注于在同一輸電走廊中平行走線的單回對(duì)單回

25、、雙回對(duì)雙回、單回對(duì)雙回之間的相互影響。凡同塔四回線研究中的成果，本報(bào)告不再熬述。3 平行線路系統(tǒng)分析技術(shù)研究3.1 技術(shù)路線線路參數(shù)的特殊性是平行線路影響系統(tǒng)運(yùn)行的重要因素，平行線路的互感、互容等線路參數(shù)主要與平行類型、平行長(zhǎng)度、平行間距、相位布置因素有關(guān)。課題針對(duì)平行線路四種典型平行類型，從線路長(zhǎng)度、相位布置、平行間距三個(gè)方面分析平行線路對(duì)系統(tǒng)的影響，其中，考慮同塔雙回、單回對(duì)單回、同塔雙回對(duì)單回、同塔雙回對(duì)同塔雙回四種典型平行類型，10km、50km、100km、150km，200km五種平行長(zhǎng)度，30m、40m、50m、100m、150m、200m、250m、300m八種平行間距，所有

26、相位布置組合方式。課題研究方法如下：首先，分析平行線路原始序參數(shù)特性，研究滿足常規(guī)大型電力系統(tǒng)分析需要的平行線路簡(jiǎn)化序參數(shù)計(jì)算方法，奠定平行線路系統(tǒng)分析研究基礎(chǔ)；其次，基于電力系統(tǒng)故障分析方法，建立平行線路不平衡度和潛供電流分析模型，研究平行線路不平衡度評(píng)價(jià)指標(biāo)，開發(fā)平行線路系統(tǒng)分析軟件；最后，分析平行線路對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行影響的關(guān)鍵因素，從電網(wǎng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行等方面提出減小平行線路對(duì)系統(tǒng)影響的相關(guān)措施和建議。在2005年完成的500kv同塔四回輸電線路關(guān)鍵技術(shù)研究系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)研究中，已建立了同塔四回輸電線路故障分析和暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算模型，其仍然適用于平行線路故障分析和暫態(tài)穩(wěn)定分析研究。同時(shí)，平行線路故障

27、分析和暫態(tài)穩(wěn)定分析結(jié)果對(duì)于不同的工程結(jié)論差異較大。因此，課題關(guān)于平行線路的故障分析和暫態(tài)穩(wěn)定分析模型，不再詳述。3.2 研究方法和內(nèi)容3.2.1平行線路典型參數(shù)研究四種平行類型下塔型的組合種類較多，為了簡(jiǎn)化計(jì)算過程，選取平行類型為同塔雙回線對(duì)單回線，固定塔型、相位、平行長(zhǎng)度、平行間距。以卡森模型為基礎(chǔ)，利用emtp線路參數(shù)計(jì)算程序，以及自開發(fā)程序，計(jì)算出平行長(zhǎng)度100km、平行間距50m、相位布置固定下同塔雙回線對(duì)單回線理論參數(shù)、原始序參數(shù)。對(duì)計(jì)算得出的平行線路典型參數(shù)進(jìn)行分析可以看出，未換位的平行線路原始序參數(shù)矩陣為一非對(duì)稱的滿陣，耦合形式十分復(fù)雜，每回線路的正序、負(fù)序、零序電抗之間不僅存在

28、耦合，而且，每回線路的正序、負(fù)序、零序電抗與其他三回線路的正序、負(fù)序、零序電抗之間也均存在耦合。這些特性給系統(tǒng)計(jì)算帶來極大困難。通過平行線路正序、負(fù)序、零序參數(shù)之間的耦合，正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)便存在負(fù)序和零序分量，常用的pss/e、bpa、psasp等電力系統(tǒng)計(jì)算分析工具單從潮流計(jì)算來講，都無法實(shí)現(xiàn)。即使應(yīng)用具有三相潮流計(jì)算功能的netomac，但由于相位排列方式的多樣性，相應(yīng)的平行線路的序參數(shù)也不確定，計(jì)算分析工作將非常繁雜。根據(jù)平行線路原始序參數(shù)特點(diǎn)，課題提出了一種平行線路的參數(shù)簡(jiǎn)化方法：假設(shè)每回線路的自阻抗均取其3條線的自阻抗平均值，每回線路的互阻抗均取其3條線的互阻抗平均值，每回線路的3條線

29、和其他回線路的3條線之間的互阻抗也均取其互阻抗的平均值。經(jīng)過假設(shè)處理后的阻抗矩陣具有與相位排列無關(guān)的特性，實(shí)現(xiàn)了正負(fù)零序參數(shù)解耦，可用于大規(guī)模電力系統(tǒng)分析計(jì)算。通過對(duì)比兩種參數(shù)下的潮流計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證簡(jiǎn)化序參數(shù)保留了未簡(jiǎn)化前平行線路序參數(shù)的主要特性，在一定的范圍內(nèi)保證了計(jì)算結(jié)果的合理性。圖3.1 500kv同塔雙回對(duì)單回平行線路簡(jiǎn)化序參數(shù) 單位：pui0i1i2ii0ii1ii2iii0iii1iii2i00.027940.014810.00834i10.00983i20.00983ii00.014810.025950.00961ii10.00977ii20.00977iii00.009610.

30、02824iii10.00878iii20.00878注：平行長(zhǎng)度100km，平行間距50m。同時(shí)，課題依據(jù)不同的計(jì)算目的，提出了平行線路典型參數(shù)應(yīng)用原則：（1）大規(guī)模電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析，如系統(tǒng)潮流、短路故障和暫態(tài)穩(wěn)定分析等，應(yīng)用簡(jiǎn)化序參數(shù)；（2）輸電線路本體評(píng)估，如不平衡度計(jì)算、潛供電流計(jì)算等，應(yīng)用原始序參數(shù)。3.2.2 平行線路不平衡度研究3.2.2.1平行線路不平衡度建模（1）平行線路不平衡度建模采用電力系統(tǒng)故障分析的方法建立平行線路不平衡度分析模型。以同塔四回線為例，如圖3.1，線路以外部分可看為一個(gè)2端口系統(tǒng)，應(yīng)用pss/e，在潮流計(jì)算的基礎(chǔ)上，可方便的求出端口系統(tǒng)的戴維南等值電源

31、和阻抗。聯(lián)立線路部分和外電網(wǎng)部分，即可求解兩個(gè)同塔雙回線電流和各節(jié)點(diǎn)電壓，從而進(jìn)行不平衡度分析。計(jì)算中，假設(shè)外電網(wǎng)部分的負(fù)荷、線路、變壓器、電源等均為三相平衡系統(tǒng)，即外電網(wǎng)部分正序、負(fù)序和零序參數(shù)之間相互解耦，且只存在正序電源。圖3.1不平衡度分析計(jì)算模型（2）平行線路不平衡度評(píng)估指標(biāo)現(xiàn)有的不平衡度評(píng)估中，一般不考慮系統(tǒng)的影響，且分為線路不平衡和靜電不平衡兩種。其中，線路不平衡反映了線路的阻抗不平衡，不計(jì)及線路充電電容作用，通過在線路一端設(shè)置正序電源、在線路另一端設(shè)置三相接地短路求得；線路的靜電不平衡反映了線路充電電容的不平衡，不計(jì)及線路阻抗，通過在線路一端設(shè)置正序電源、線路另一端開路求得。未

32、考慮系統(tǒng)影響進(jìn)行不平衡度的評(píng)估時(shí)，所算出的不平衡系數(shù)都只是線路自身引起的，這比系統(tǒng)總的不平衡大的多，而且線路的不平衡將在系統(tǒng)中產(chǎn)生負(fù)序分量，若端口連接有發(fā)電機(jī)，將引起同步電機(jī)定子繞組發(fā)熱，減少發(fā)電機(jī)的壽命。因此，考慮系統(tǒng)影響，計(jì)及在線路兩端向網(wǎng)絡(luò)看進(jìn)去的戴維南等值電源和阻抗的影響，對(duì)于全面評(píng)估平行線路的不平衡度是必要的。因此，課題提出了以下平行線路不平衡度評(píng)估指標(biāo)：l 第一類：線路不平衡度，包括零序電流不平衡度、負(fù)序電流不平衡度、零序電流穿越不平衡度、負(fù)序電流穿越不平衡度、零序電流環(huán)流不平衡度、負(fù)序電流環(huán)流不平衡度。l 第二類：系統(tǒng)不平衡度，包括母線電壓不平衡度、發(fā)電機(jī)負(fù)序電流不平衡度。l 第

33、三類：統(tǒng)計(jì)不平衡度，包括綜合不平衡度（平行線路及系統(tǒng)各項(xiàng)不平衡度取均方根值）、線路最大不平衡度（平行線路不平衡度中最大值）。3.2.2.2平行線路不平衡度分析（1）平行線路不平衡度分析流程鑒于平行線路的平行類型、平行長(zhǎng)度、平行間距、相位布置組合方式眾多，為了抓住分析重點(diǎn)，簡(jiǎn)化分析流程，故采用以下計(jì)算步驟，尋找平行線路不平衡度較為嚴(yán)重的方式，分析不同因素變化情況下不平衡度的變化趨勢(shì)。l 第一步：針對(duì)四種不同平行類型，固定平行間距為50m，首先固定相位為三根導(dǎo)線順序abc排列，計(jì)算五種平行長(zhǎng)度下各項(xiàng)不平衡大??；l 第二步：針對(duì)四種不同平行類型，分別固定平行長(zhǎng)度為第一步計(jì)算中不平衡度最大情況，固定平

34、行間距為50m，進(jìn)行相位掃描，根據(jù)不平衡度大小選取出最優(yōu)相位布置及最差相位布置；l 第三步：針對(duì)四種不同平行類型，固定平行長(zhǎng)度為第一步計(jì)算中線路長(zhǎng)度，計(jì)算最優(yōu)相位布置及最差相位布置下平行間距增大時(shí)不平衡度變化情況，分析平行間距對(duì)不平衡度的影響。（2）平行線路不平衡度變化趨勢(shì)四類典型平行線路不平衡度的變化趨勢(shì)具有以下的共同特點(diǎn)：1）平行長(zhǎng)度增加時(shí)的不平衡度變化趨勢(shì)隨著線路長(zhǎng)度增加，線路和系統(tǒng)不平衡度增大。不換相線路長(zhǎng)度在100km以上時(shí)，線路不平衡度和發(fā)電機(jī)負(fù)序電流不平衡度較為嚴(yán)重，發(fā)電機(jī)負(fù)序電流不平衡度甚至?xí)^8.0的發(fā)電機(jī)負(fù)序電流不平衡度限制標(biāo)準(zhǔn)。圖3.2 單回線對(duì)單回線不同平行長(zhǎng)度下綜合

35、不平衡度變化曲線2）相位布置變化時(shí)不平衡度的變化趨勢(shì)不同相位布置下不平衡度變化極大，平行類型為單回線對(duì)單回線時(shí)，兩回線呈同相序排列或?qū)ΨQ排列時(shí)，線路不平衡度較小，但系統(tǒng)不平衡度較大，兩回線呈部分同相位排列時(shí)，系統(tǒng)不平衡度較小。平行類型為同塔雙回線、同塔雙回線對(duì)單回線、同塔雙回線對(duì)同塔雙回線時(shí)，同塔線路的相位排列方式對(duì)不平衡度的大小起主導(dǎo)作用，同塔線路呈逆相序排列可以較大的降低線路不平衡度，呈異相序排列可以較大的降低系統(tǒng)不平衡度。而同塔線路呈同相序排列時(shí)，線路不平衡和系統(tǒng)不平衡情況較為嚴(yán)重。3）平行間距增加時(shí)不平衡度的變化趨勢(shì)平行間距變化對(duì)不平衡度的影響與相位布置有關(guān)，平行間距小于50m時(shí)，隨著

36、平行間距增加，不平衡度變化趨勢(shì)較為明顯。平行間距大于50m時(shí)，不平衡度隨平行間距增加變化較小，呈飽和趨勢(shì)。相對(duì)于平行長(zhǎng)度及相位布置，平行間距對(duì)不平衡度的影響較小。圖3.3 單回線對(duì)單回線不同間距時(shí)綜合不平衡度變化曲線平行間距增加情況下不平衡度變化主要與不同塔線路之間耦合強(qiáng)弱關(guān)系有關(guān)。以單回對(duì)單回的平行線路為例，平行間距較近時(shí)，單回塔本身臂長(zhǎng)對(duì)不同塔線路之間的互阻抗、互電納參數(shù)有較大影響；當(dāng)平行間距增加，非同塔線路間的互阻抗、互導(dǎo)納的差異減??；平行間距增加到一定程度后，臂長(zhǎng)對(duì)線路互阻抗、互電納參數(shù)幾乎無影響，不同塔線路間的耦合差異較小，且相當(dāng)薄弱，此時(shí)平行線路的不平衡度主要為兩回線路本身不平衡度

37、。3.2.3平行線路潛供電流研究3.2.3.1平行線路潛供電流建模潛供電流建模選取同塔雙回線對(duì)單回線為例，如圖3.4所示：Ø 故障外部分建模與不平衡度相同，故障部分增加1、4、5、8、9、12回支路和內(nèi)部節(jié)點(diǎn)712，模擬線路兩端開關(guān)，線路閉合時(shí)支路的相應(yīng)部分取無窮小，線路開斷時(shí)支路的相應(yīng)部分取無窮大；Ø 增加內(nèi)部節(jié)點(diǎn)1315和1315回接地支路、模擬短路接地故障，正常情況下接地支路均為無窮大對(duì)角陣，接地故障時(shí)支路的相應(yīng)部分取無窮小。圖3.4 潛供電流分析模型說明3.2.3.2平行線路潛供電流分析由于潛供電流分析目的與不平衡度分析目的相似，因此潛供電流的計(jì)算流程與不平衡度計(jì)算

38、流程相同。四類典型平行線路潛供電流的變化趨勢(shì)具有以下的共同特點(diǎn)：（1）平行長(zhǎng)度增加時(shí)的潛供電流變化趨勢(shì)平行線路的潛供電流水平與線路長(zhǎng)度的變化是呈單調(diào)上升的趨勢(shì)，即隨著線路長(zhǎng)度的增加，線路的潛供電流水平也是升高的。圖3.5 單回線對(duì)單回線不同平行長(zhǎng)度下潛供電流變化曲線（2）相位布置變化時(shí)的潛供電流變化趨勢(shì)平行線路的相位布置方式對(duì)其潛供電流水平有一定的影響，在合理的相位布置方式下，線路的潛供電流水平有所降低，但影響程度遠(yuǎn)小于對(duì)不平衡度的影響。（3）平行間距增加時(shí)的潛供電流變化趨勢(shì)平行線路潛供電流水平與平行間距之間并不存在單調(diào)變化的關(guān)系。其變化特點(diǎn)是與相位布置方式、線路長(zhǎng)度相關(guān)。平行間距增大時(shí)，不同

39、相位布置下潛供電流變化趨勢(shì)不同。固定相位時(shí)，若平行間距較小，則潛供電流變化較為明顯，平行間距較大，則潛供電流變化呈飽和趨勢(shì)。相位布置方式以及平行間距這三個(gè)因素中，平行間距對(duì)線路潛供電流水平的影響效果相對(duì)比較小。圖3.6 單回線對(duì)單回線不同間距時(shí)潛供電流變化曲線3.3 小結(jié)（1）建立了完整的平行線路參數(shù)計(jì)算流程：理論參數(shù)原始序參數(shù)簡(jiǎn)化序參數(shù)，提出了根據(jù)不同計(jì)算目的的平行線路計(jì)算參數(shù)應(yīng)用原則。特別是形成了平行線路簡(jiǎn)化序參數(shù)計(jì)算方法，在工程允許誤差范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了正、負(fù)、零序的解偶，滿足了大型電力系統(tǒng)安全分析的需要。（2）建立了平行線路不平衡度和潛供電流分析模型，提出了平行線路不平衡度和潛供電流分析流程

40、，并開發(fā)了相應(yīng)的計(jì)算軟件，可滿足不同結(jié)構(gòu)平行線路系統(tǒng)不平衡度和潛供電流計(jì)算需要，為平行線路的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行提供了系統(tǒng)研究平臺(tái)。（3）平行長(zhǎng)度對(duì)不平衡度及潛供電流影響較大，線路長(zhǎng)度越長(zhǎng)，不平衡度、潛供電流越大，當(dāng)線路超過100km時(shí)，不平衡度情況較為嚴(yán)重，其是發(fā)電機(jī)負(fù)序電流不平衡度可能會(huì)超過限制標(biāo)準(zhǔn)。因此在工程設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于大于100km的平行線路，應(yīng)盡量考慮換位，并安裝中性點(diǎn)小電抗。（4）平行線路相位布置方式對(duì)不平衡度影響極大，對(duì)潛供電流也有所影響。綜合不平衡度和潛供電流的影響，在平行線路工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意同塔線路的相位排列方式對(duì)不平衡度的主導(dǎo)作用，采用逆相序排列或異相序排列，避免同相序

41、排列，并根據(jù)實(shí)際工程優(yōu)化相位布置方式。（5）當(dāng)平行間距小于50m時(shí)，隨著平行間距增加，不平衡度和潛供電流變化迅速衰減；當(dāng)平行間距大于50m時(shí)，隨著平行間距增加，不平衡度和潛供電流變化呈飽和趨勢(shì)。實(shí)際工程中平行間距一般大于50m，相對(duì)于平行長(zhǎng)度和相位布置，平行間距對(duì)不平衡度及潛供電流的影響較小，因此可忽略平行間距對(duì)不平衡度和潛供電流的影響。4 500kv交流平行線路感應(yīng)問題的研究4.1 技術(shù)路線首先對(duì)華東電網(wǎng)輸電網(wǎng)架進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，提取平行線路的基本特征，并建立平行線路參數(shù)算法，為平行線路研究提供基本資料；根據(jù)典型的500kv平行線路參數(shù)和平行線路感應(yīng)機(jī)理，建立平行線路感應(yīng)問題研究的模型，并用線路

42、感應(yīng)電壓電流的實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)；應(yīng)用已建立的模型對(duì)平行線路之間的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流進(jìn)行計(jì)算分析，為接地開關(guān)的選擇提供技術(shù)參數(shù)；對(duì)補(bǔ)償電抗器的中性點(diǎn)電抗的過負(fù)荷問題進(jìn)行分析研究，為中性點(diǎn)電抗的選型提供技術(shù)支持；應(yīng)用已建立的模型，對(duì)平行線路之間的諧振進(jìn)行分析研究，并提出諧振的抑制措施。4.2 研究方法和內(nèi)容4.2.1 華東電網(wǎng)500kv平行線路統(tǒng)計(jì)分析截止2010年5月，華東電網(wǎng)目前有500kv交流架空輸電線路320條，合計(jì)約22000公里。目前華東320條500kv交流架空輸電線路中，232條（116對(duì)）同桿雙回，非同桿雙回線約78條，單回線目前僅10條左右。平行線路統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算原則如下：將

43、相鄰桿塔之間的導(dǎo)線分成若干段，如圖4-1所示，將計(jì)算平行線路之間的距離轉(zhuǎn)化成計(jì)算相鄰桿塔之間點(diǎn)與點(diǎn)的距離，并統(tǒng)計(jì)小于特定距離的線路長(zhǎng)度，從而計(jì)算其占線路總長(zhǎng)度百分比。圖4-1 平行線路簡(jiǎn)化計(jì)算圖課題利用matlab軟件來實(shí)現(xiàn)上述算法，然后利用matlab軟件中的gui模塊將軟件打包成可執(zhí)行文件，這樣便于讀取和分析數(shù)據(jù)。具體輸出的參數(shù)圖4-2所示：圖4-2 計(jì)算軟件輸出示意圖4.2.2 平行線路間感應(yīng)問題的研究4.2.2.1 平行線路間相互感應(yīng)的機(jī)理分析輸電線路運(yùn)行過程中，在導(dǎo)線周圍形成強(qiáng)烈的電磁場(chǎng)，相鄰平行線路處于該電磁場(chǎng)中，其上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，若導(dǎo)線通過一定的路徑構(gòu)成閉合回路，則會(huì)有感應(yīng)環(huán)流

44、出現(xiàn)。感應(yīng)電壓、環(huán)流可分為電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)兩部分。靜電感應(yīng)主要是由于導(dǎo)線間耦合電容引起，其計(jì)算建立在麥克斯韋方程的基礎(chǔ)上，如式（4-1）所示。靜電感應(yīng)主要是由于回路間的電感耦合效應(yīng)，其計(jì)算建立在麥克斯韋方程的基礎(chǔ)上，如式（4-2）所示。 (4-1） （4-2）4.2.2.2 平行線路感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流的計(jì)算模型應(yīng)用系統(tǒng)暫態(tài)分析軟件emtp對(duì)平行線路進(jìn)行建模，據(jù)式（4-1）和式（4-2）可以知，研究平行線路感應(yīng)問題須考慮相間以及兩條線路之間的雜散電容和耦合電感，因此應(yīng)用emtp中支持型線路參數(shù)計(jì)算程序line constants的lcc模塊來模擬平行線路，根據(jù)線路長(zhǎng)度決定lcc模塊的個(gè)數(shù)。除輸

45、電線路以外的系統(tǒng)采用簡(jiǎn)化等值的方法進(jìn)行模擬，最終形成計(jì)算平行線路感應(yīng)電壓和電流的模型，其示意圖如圖4-3所示。圖4-3 平行線路感應(yīng)問題計(jì)算模型示意圖4.2.2.3 平行線路感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流的影響因素分析從感應(yīng)電壓和環(huán)流產(chǎn)生機(jī)理可以推斷，平行線路之間的感應(yīng)電壓主要受線路潮流和平行線路之間的相互位置的影響，而線路的感應(yīng)環(huán)流不僅受線路潮流和平行線路之間的相互位置影響，與線路長(zhǎng)度的關(guān)系也比較密切。課題研究了實(shí)際工程中較為關(guān)心的線路換位、平行間距、平行長(zhǎng)度以及輸送容量等因素的影響。（1）線路換位輸電線路三相換位以后，周圍的電磁場(chǎng)改變方向，平行線路上感應(yīng)電壓和電流的相位和幅值也會(huì)隨之改變。同樣平行長(zhǎng)度

46、的線路，當(dāng)兩條線路三相換位時(shí)，感應(yīng)電壓和電流較不換位時(shí)大大降低，線路換位后，靜電感應(yīng)電壓下降為原來的20%左右，而電磁感應(yīng)電流下降為原來的30%左右。（2）平行間距平線線路的間距變化直接影響到兩回線路之間的電磁感應(yīng)強(qiáng)度，進(jìn)而影響平行線路的感應(yīng)電壓和電流。課題對(duì)水平排列和三角排列兩種導(dǎo)線排列方式的平行線路間距分別為55m、100m、150m以及200m等情況下的靜電感應(yīng)電壓、電流和電磁感應(yīng)電壓電流進(jìn)行了仿真計(jì)算，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了曲線擬合。平行線路的靜電感應(yīng)電流和電磁感應(yīng)電壓比較小，對(duì)設(shè)備選型和工作危險(xiǎn)性的評(píng)估沒有實(shí)際意義；輸電導(dǎo)線的排列方式對(duì)平行線路上的感應(yīng)電壓和電流的影響不大；平行線路的靜電

47、感應(yīng)電壓和電磁感應(yīng)環(huán)流隨著平行線路間距的增大迅速減小，對(duì)其進(jìn)行曲線擬合發(fā)現(xiàn)靜電感應(yīng)電壓和電磁感應(yīng)環(huán)流與平行線路間距呈指數(shù)衰減規(guī)律。其擬合公式為 （4-3）靜電感應(yīng)電壓和電磁感應(yīng)環(huán)流的典型擬合曲線如圖4-4和圖4-5所示。圖4-4 靜電感應(yīng)電壓擬合曲線圖4-5 電磁感應(yīng)電流擬合曲線（3）平行長(zhǎng)度課題對(duì)不同桿塔不同平行間距情況下線路平行長(zhǎng)度分別為10km、50km、100km（不換位）、100（換位）、150km、200km等6種平行長(zhǎng)度情況下，平行線路的感應(yīng)電壓和環(huán)流進(jìn)行了仿真計(jì)算。計(jì)算結(jié)果顯示，線路的平行長(zhǎng)度對(duì)靜電感應(yīng)電壓和電磁感應(yīng)電流影響不大，隨著平行線路的增長(zhǎng)，靜電感應(yīng)電壓略有增加，而電磁

48、感應(yīng)電流則略有減小，但總的變化量很小。（4）平行比例兩條線路并行時(shí)，其平行部分占總長(zhǎng)度的比例對(duì)不同的線路是不同的，課題對(duì)平行比例分別為20%、40%、60%、80%四種情況下的平行線路感應(yīng)電壓和環(huán)流進(jìn)行了分析計(jì)算。平行線路間的靜電感應(yīng)電壓和電磁感應(yīng)電流與平行線路占總長(zhǎng)度的比例均近似呈線性增長(zhǎng)關(guān)系。（5）輸送容量輸送容量的大小直接關(guān)系到兩條平行線路間電磁感應(yīng)的強(qiáng)度。課題對(duì)負(fù)荷電流分別為2ka、1ka、0.5ka、0.25ka以及線路空載時(shí)平行線路間的感應(yīng)電壓和環(huán)流進(jìn)行了仿真分析。發(fā)現(xiàn)平行線路間電磁感應(yīng)電流與線路輸送的潮流基本呈線性增長(zhǎng)關(guān)系，而靜電感應(yīng)電壓與線路輸送潮流基本無關(guān)。4.2.2.4 平

49、行線路間感應(yīng)所引起的高抗中性點(diǎn)小電抗過負(fù)荷問題研究（1）500kv當(dāng)惠5907、當(dāng)泉5917線啟動(dòng)調(diào)試高抗中性點(diǎn)小電抗過流發(fā)信事件，是由于5907線、5917線均處于備用狀態(tài)時(shí)，與之平行的東武5264線（空充或帶潮流）對(duì)其產(chǎn)生電磁感應(yīng)電壓，且各相電壓相位基本一致，由此造成流過高抗中性點(diǎn)小電抗的電流大于其額定電流所致。（2）500kv當(dāng)惠5907線和當(dāng)泉5917線任何一條線路處于運(yùn)行或檢修狀態(tài)時(shí)，東武5264線對(duì)5907線和5917線產(chǎn)生的電磁感應(yīng)電壓均很小，不會(huì)出現(xiàn)高抗中性點(diǎn)小電抗過流現(xiàn)象。（3）若將高抗中性點(diǎn)小電抗改為1000，則即使5907、5917線均處于備用狀態(tài)，運(yùn)行的東武5264線對(duì)

50、其也不會(huì)產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，也不會(huì)出現(xiàn)小電抗過流現(xiàn)象。4.2.3 帶高抗平行線路諧振過電壓研究4.2.3.1 線路諧振機(jī)理分析在電感-電容的串聯(lián)回路中，如果參數(shù)配合得當(dāng)，將會(huì)產(chǎn)生周期性的或準(zhǔn)周期性的諧振振蕩現(xiàn)象，其特征在于某一個(gè)或幾個(gè)諧波電壓幅值和電流幅值的急劇上升，這一現(xiàn)象稱為諧振。在220kv以下電力系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)多采用消弧線圈接地，常由于中性點(diǎn)位移而致在正常運(yùn)行狀態(tài)或在斷線時(shí)引起的串聯(lián)諧振現(xiàn)象。而超高壓電網(wǎng)中變壓器中性點(diǎn)都是直接接地的，電網(wǎng)中性點(diǎn)電位已被固定，若無補(bǔ)償設(shè)備，超高壓電網(wǎng)中的諧振過電壓時(shí)很少的，主要是電容效應(yīng)的線性諧振和空載變壓器帶線路合閘引起的高頻諧振。但在超高壓電網(wǎng)

51、中往往有串聯(lián)、并聯(lián)補(bǔ)償裝置，這些集中的電容、電感元件使網(wǎng)絡(luò)增添了諧振的可能性，主要有非全相切合并聯(lián)電抗器的工頻傳遞諧振，串、并聯(lián)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的分頻諧振和帶電抗器空長(zhǎng)線的高頻諧振等。4.2.3.2 帶高抗平行線路諧振過電壓影響因素分析根據(jù)諧振過電壓的形成原理可知，諧振過電壓的影響因素主要包括相間電容和并聯(lián)高抗參數(shù)。本文主要考慮了平行線路間距、補(bǔ)償度以及并聯(lián)高壓電抗器中性點(diǎn)小電抗對(duì)諧振的影響。（1）高抗中性點(diǎn)電抗課題對(duì)一回線路發(fā)生單相開斷或者合閘一相拒動(dòng)、另一回?zé)醾溆靡约耙换鼐€路發(fā)生兩相開斷或者合閘兩相拒動(dòng)、另一回?zé)醾溆脙煞N運(yùn)行狀況且補(bǔ)償度一定情況下對(duì)高壓補(bǔ)償電抗器中性點(diǎn)電抗阻值為01000時(shí)，對(duì)平行

52、線路的感應(yīng)電壓進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算步長(zhǎng)為100。課題認(rèn)為，當(dāng)熱備用的臨近線路電壓超過其正常運(yùn)行電壓時(shí)，即發(fā)生了諧振。對(duì)兩種運(yùn)行工況下的感應(yīng)電壓進(jìn)行曲線擬合如圖4-6所示。該輸電系統(tǒng)中，若并聯(lián)高壓電抗器中性點(diǎn)小電抗在之間，平行線路之間將發(fā)生工頻傳遞諧振，威脅到設(shè)備安全，而中性點(diǎn)小電抗或者時(shí)，則該輸電系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生諧振。課題保守認(rèn)為，若并聯(lián)高抗的中性點(diǎn)小電抗時(shí)，平行線路輸電系統(tǒng)兩回線路之間就可避免工頻傳遞諧振的發(fā)生。圖4-6平行線路感應(yīng)電壓隨著小電抗的變化曲線（2）并聯(lián)高壓電抗器在工頻傳遞諧振中，并聯(lián)高壓電抗器為諧振電抗的主要部分，并聯(lián)電抗的大小直接影響線路諧振情況。本課題對(duì)中性點(diǎn)電抗分別為400和1

53、000的小電抗配置情況下線路補(bǔ)償度為50%85%情況下對(duì)平行線輸電系統(tǒng)的諧振狀況進(jìn)行了仿真計(jì)算，其中，計(jì)算步長(zhǎng)為5%，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了曲線擬合，擬合曲線如圖4-7所示。圖4-7 臨近線路上的感應(yīng)電壓與線路補(bǔ)償度的關(guān)系在小電抗為400狀況下該輸電系統(tǒng)的諧振區(qū)間為，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行要求，輸電線路的線路補(bǔ)償度一般為60%80%，從本文的研究可知，這有可能引起兩回線路間的工頻傳遞諧振，因此，在設(shè)計(jì)同桿雙回輸電線路時(shí)，需對(duì)高壓電抗器和中性點(diǎn)小電抗優(yōu)化配置，盡量避開兩回線路間的諧振的發(fā)生。不同的線路參數(shù)和中性點(diǎn)小電抗配置，諧振區(qū)間會(huì)有所不同。（3）平行間距兩回線路之間的距離會(huì)影響兩回線路之間的雜散電容值，根

54、據(jù)工頻傳遞諧振發(fā)生的條件可知，這也會(huì)影響兩回線路間的諧振情況。課題對(duì)中性點(diǎn)小電抗分別為0、200、400、800四種情況下對(duì)不同平行間距下平行線路的感應(yīng)電壓進(jìn)行了分析計(jì)算，其中，平行間距是55m、100m、150m、200m。結(jié)果表明本課題所研究的平行輸電系統(tǒng)中，平行間距在55m200m之內(nèi)，平行線路之間不會(huì)發(fā)生諧振。不過，若平行間距過小，仍有可能諧振。（4）實(shí)際線路諧振過電壓本課題對(duì)500kv三堡三汊灣同塔雙回線路以及皖電東送500kv輸變電工程的諧振過電壓進(jìn)行了計(jì)算分析。皖電東送500kv輸變電工程八回帶高抗線路高抗中性點(diǎn)小電抗為400時(shí)，若一回線路停運(yùn)兩端不接地，另一回線發(fā)生非全相運(yùn)行，

55、則停運(yùn)線路和開斷相線路將發(fā)生諧振，諧振相電壓最高超過了1000kv，嚴(yán)重威脅設(shè)備安全。研究表明在某些運(yùn)行工況下出現(xiàn)的異常諧振問題，主要是由輸電線路長(zhǎng)度、高抗容量及其中性點(diǎn)小電抗配置等綜合因素所致，若增大高抗中性點(diǎn)小電抗，可以對(duì)異常諧振有明顯的抑制效果。除了更換高抗中性點(diǎn)小電抗外，相鄰線路的狀態(tài)對(duì)諧振過電壓有較大的影響。當(dāng)相鄰線路處于備用狀態(tài)時(shí)，本線路發(fā)生非全相運(yùn)行則最有可能發(fā)生諧振，當(dāng)相鄰線路處于運(yùn)行或檢修狀態(tài)時(shí)，則一般不會(huì)發(fā)生諧振。因此調(diào)度運(yùn)行部門也可以采取針對(duì)性措施：任一線停役，或任一線高抗停役，或任一線高抗中性點(diǎn)小電抗停役，要求立即將該線改為檢修狀態(tài)。線路長(zhǎng)度（即高抗補(bǔ)償度）的變化對(duì)諧振

56、的發(fā)生也起到?jīng)Q定性的影響。因此在設(shè)計(jì)階段一定要經(jīng)過相關(guān)計(jì)算以確定高抗的補(bǔ)償度，若選擇不當(dāng)，在特殊工況下就可能發(fā)生諧振。4.3 小結(jié)（1）建立了華東電網(wǎng)平行線路分析軟件1.0，可輸出平行距離、平行長(zhǎng)度、以及占總長(zhǎng)度的百分比，為華東電網(wǎng)平行線路的相關(guān)分析計(jì)算提供了基礎(chǔ)參數(shù)；（2）分析平行線路間相互感應(yīng)機(jī)理，并根據(jù)基礎(chǔ)參數(shù)、感應(yīng)機(jī)理以及實(shí)測(cè)參數(shù)建立準(zhǔn)確的平行線路仿真模型；（3）對(duì)平行線路感應(yīng)電壓和電流的影響因素進(jìn)行仿真計(jì)算，結(jié)果顯示：l 感應(yīng)電壓和電流隨著平行線路間距的增大而呈指數(shù)衰減規(guī)律，不同運(yùn)行狀況下衰減系數(shù)不同；l 靜電感應(yīng)電流和電磁感應(yīng)電壓隨著平行線路長(zhǎng)度的增加呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，而平行線路長(zhǎng)度對(duì)靜電感應(yīng)電壓和電磁感應(yīng)電流影響不大；l 輸電線路經(jīng)換位后，靜電感應(yīng)電壓可降低80%左右，電磁感應(yīng)電流可降低70%左右；l 平行線間的感應(yīng)電壓和電流與平行線路占總線路長(zhǎng)度的百分比呈線性增長(zhǎng)關(guān)系；l 平行線路間電磁感應(yīng)電流與線路輸送的潮流基本呈線性增長(zhǎng)關(guān)系，而靜電感應(yīng)電壓與線路輸送潮流基本無關(guān)。（4）同桿雙回帶高抗線路均處于備用狀態(tài)時(shí)，與之有較長(zhǎng)平行的其它線路對(duì)其產(chǎn)生電磁感應(yīng)，由此可能造成流過高抗中性點(diǎn)小電抗的電流大于其額定電流