雙側消去法在架空地線回流系數(shù)計算中的應用

雙側消去法在架空地線回流系數(shù)計算中的應用

0電力線路對鄰近通信線路的感應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。如處理不好,一旦強電設施發(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。本文采用雙側消去法算出某電力線路對附近通信線路的感應電壓,并與傳統(tǒng)計算方法作了對比。針對復雜結構的電力網(wǎng)絡,采用本文方法可計算出對地短路時,架空地線、桿塔、地下電纜護套上的各段電流,對工程實際起指導作用。1地下主副產(chǎn)系網(wǎng)絡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套的互感直接計算并假設:1)不考慮桿塔接地電阻、護套電阻;2)經(jīng)護套隔離后金屬管道對地阻抗無窮大。這種假設導致計算電流大于實際電流。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)絡模型十分復雜,本文采用舍入誤差小、計算速度快、適用于復雜網(wǎng)絡的雙側電流消去法。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線等效為單一導體,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: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)點在于可分析包括電力電纜、金屬管網(wǎng)和通信線路的復雜網(wǎng)絡,計算結果更接近于實際情況;同時采用舍入誤差較小,計算速度快的雙側消去法求解,對于大規(guī)模的網(wǎng)絡也具有相當快的計算速度。2甲、乙線雙向分流式架空線電力線路十分復雜,短路故障造成各段地線感應電位不同,出現(xiàn)絕緣地線絕緣子、排流器損壞。下面測量并用雙側消去法計算一段實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,桿塔結構見圖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測,而只根據(jù)土壤電阻率假設一組值和的計算?？砂l(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體做架空地線,以提高地線分流系數(shù)。3金屬管網(wǎng)防護分析某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電壓有很大的屏蔽效果。下面比較雙側消去法與按互感法直接計算的結果。設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)為鉛或鋁護套時,故障電流分別為11124A或11274A,相應通信線路上的感應電壓與距離的變化見圖6、7。從圖可見兩種算法差異較大,原因為雙側消去法計算出的電纜護套的分流系數(shù)較大,且考慮了復雜的金屬管網(wǎng)的影響,使通信線上的感應電壓降低。計算說明鉛護套電纜護套回流小,入地電流大,與通信線較近時能在其上感應縱向電勢達227V,考慮金屬管網(wǎng)屏蔽效果后仍有182V,可構成危檢,而鋁護套電纜則相反,對應值僅分別為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.雙側消去法可對復雜情況下的實際問題建立更精確、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、電纜護套在變電站母線故障時可起到顯著的分流作用,在土壤