雙側(cè)消去法在架空地線回流系數(shù)計算中的應(yīng)用

雙側(cè)消去法在架空地線回流系數(shù)計算中的應(yīng)用

0電力線路對鄰近通信線路的感應(yīng)電壓的計算該市的高壓站與通信部門之間可能有一些距離，通信線路和通信線路可以劃分在同一街道的兩側(cè)。如處理不好,一旦強(qiáng)電設(shè)施發(fā)生故障,會在通信系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生很高電壓和電流,使通信設(shè)備燒毀并危及人身安全。文分析計算了電力線路對鄰近金屬管線和通信線路的干擾。本文采用雙側(cè)消去法算出某電力線路對附近通信線路的感應(yīng)電壓,并與傳統(tǒng)計算方法作了對比。針對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的電力網(wǎng)絡(luò),采用本文方法可計算出對地短路時,架空地線、桿塔、地下電纜護(hù)套上的各段電流,對工程實(shí)際起指導(dǎo)作用。1地下主副產(chǎn)系網(wǎng)絡(luò)中本線入地電流和對地電阻的計算電力系統(tǒng)計算線路故障及架空地線或電纜金屬護(hù)套分流時,通常利用故障電流、電力線與架空地線或電纜金屬護(hù)套的互感直接計算并假設(shè):1)不考慮桿塔接地電阻、護(hù)套電阻;2)經(jīng)護(hù)套隔離后金屬管道對地阻抗無窮大。這種假設(shè)導(dǎo)致計算電流大于實(shí)際電流。電力線路發(fā)生故障后電纜線芯中的短路電流將由電纜外皮與大地分流,形成沿外皮回流和通過接地系統(tǒng)的入地電流;架空線路中的短路電流將由架空地線經(jīng)桿塔接地電阻與大地分流。電力線路發(fā)生故障時需要計算附近通信線上的感應(yīng)電壓,確定電力線路對通信線路的危險影響。在電力電纜、金屬管網(wǎng)和通信線路密集的城市中,只采用故障電流與互感的計算不能滿足實(shí)際需要。研究這類多種因素影響下的電力線對周圍干擾時,網(wǎng)絡(luò)模型十分復(fù)雜,本文采用舍入誤差小、計算速度快、適用于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的雙側(cè)電流消去法。該法計算地線分流或干擾電壓時先計算出各條線路的線路參數(shù);利用線路參數(shù)把電力線路中每根導(dǎo)線等效為單一導(dǎo)體,給定各條線路終端電壓、自阻抗、互阻抗就可確定流過線路的電流。計算線路模型見圖1。為使計算簡便合理,假設(shè):1)故障電流確定后不隨桿塔接地電阻變化;2)任意一根桿塔的接地阻抗及一段地線的阻抗都不受其他各段的影響;3)線路中的桿塔電阻包括桿塔自身的電阻、桿塔接地電阻及對地電容。與傳統(tǒng)的計算方法相比,這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于可分析包括電力電纜、金屬管網(wǎng)和通信線路的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),計算結(jié)果更接近于實(shí)際情況;同時采用舍入誤差較小,計算速度快的雙側(cè)消去法求解,對于大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)也具有相當(dāng)快的計算速度。2甲、乙線雙向分流式架空線電力線路十分復(fù)雜,短路故障造成各段地線感應(yīng)電位不同,出現(xiàn)絕緣地線絕緣子、排流器損壞。下面測量并用雙側(cè)消去法計算一段實(shí)際線路在故障情況下的地線分流。測試區(qū)段在兩變電站之間,共29級桿塔,桿塔結(jié)構(gòu)見圖2。架空地線逐塔接地,中間不換位,甲、乙線分別為GJ—70(直流電阻3.73Ω)和OPGW(直流電阻0.45Ω,計算半徑5.5mm)。相線為雙分裂導(dǎo)線,線路兩端變電站的接地電阻分別為0.152,0.108Ω。沿線土壤電阻率為50～150Ω·m。在變電站內(nèi)甲、乙線路A相母線同時對地短路,B、C相開路(見圖3)時測出線路兩端變電站入口處的電流、架空線路上部分桿塔間的地線電流。在甲、乙線A相故障電流不同時地線分流系數(shù)的測量值與計算值見圖4?？梢娪嬎憬Y(jié)果與測量值誤差最大不超過15%。其中,OPGW型架空線的誤差較大,原因是桿塔接地電阻未實(shí)測,而只根據(jù)土壤電阻率假設(shè)一組值和的計算。可發(fā)現(xiàn)OPGW因電阻?GJ—70,分流效果好得多,工程中盡量采用低電阻率導(dǎo)體做架空地線,以提高地線分流系數(shù)。3金屬管網(wǎng)防護(hù)分析某220kV變電站約3km輸電線路采用雙回地下電纜(見圖5)。T1為三繞組變壓器,額定容量為250MVA,短路阻抗電壓分別為UHM=14%,UHL=24%,UML=8%.利用故障電流和電力線與通信線間的互感直接計算,可得出電力線路對通信線路的感應(yīng)電壓。但整個系統(tǒng)位于城區(qū)內(nèi),電力線路故障時金屬管網(wǎng)分布密集對通信線上的感應(yīng)電壓有很大的屏蔽效果。下面比較雙側(cè)消去法與按互感法直接計算的結(jié)果。設(shè)通訊電纜與電力電纜并行1km,大地電阻率為50Ω·m,T1接地電阻為0.3Ω,T2為0.1Ω。為分析電力電纜對通訊電纜及電話局的最大危險影響,設(shè)通訊電纜為全塑,即不考慮其本身和其它管、線的屏蔽。電力電纜(參數(shù)見表1)為鉛或鋁護(hù)套時,故障電流分別為11124A或11274A,相應(yīng)通信線路上的感應(yīng)電壓與距離的變化見圖6、7。從圖可見兩種算法差異較大,原因?yàn)殡p側(cè)消去法計算出的電纜護(hù)套的分流系數(shù)較大,且考慮了復(fù)雜的金屬管網(wǎng)的影響,使通信線上的感應(yīng)電壓降低。計算說明鉛護(hù)套電纜護(hù)套回流小,入地電流大,與通信線較近時能在其上感應(yīng)縱向電勢達(dá)227V,考慮金屬管網(wǎng)屏蔽效果后仍有182V,可構(gòu)成危檢,而鋁護(hù)套電纜則相反,對應(yīng)值僅分別為70V,47V。計算還表明,利用周圍的金屬管網(wǎng)可顯著降低電力線路的干擾。4對鄰近通信線的干擾a.雙側(cè)消去法可對復(fù)雜情況下的實(shí)際問題建立更精確、可靠的模型,能用于計算架空地線和金屬護(hù)套的分流、電力線路對臨近通信線的干擾。b.架空地線、電纜護(hù)套在變電站母線故障時可起到顯著的分流作用,在土壤