引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,社會(huì)各行業(yè)發(fā)展所需的土地資源,如高速公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)、產(chǎn)業(yè)園、房地產(chǎn)等項(xiàng)目的用地需求亦在快速增加:隨著人們生活水平的提高,政府及公眾環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng),眾多自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、生態(tài)紅線的出現(xiàn)也使得輸電線路路徑選擇越發(fā)困難。因此,如何提高輸電線路單位走廊的輸送容量,以相對(duì)較少的土地資源滿足社會(huì)日益增長(zhǎng)的電能需求,是當(dāng)前電網(wǎng)發(fā)展所急需解決的問(wèn)題。

目前國(guó)內(nèi)部分電網(wǎng)采用上下布置的緊湊型輸電線路方案,兩回導(dǎo)線均為倒三角布置、回路間上下垂直布置,導(dǎo)線相間距離縮小,但壓縮導(dǎo)線相間距離及雙回導(dǎo)線垂直布置后須對(duì)線路回路間電磁感應(yīng)進(jìn)行計(jì)算,確保線路設(shè)備及人身安全。因此,本文特針對(duì)500kV垂直排列雙回緊湊型輸電線路回路間的電磁感應(yīng)進(jìn)行研究。

1計(jì)算模型

本文研究以500kV垂直排列雙回緊湊型線路為例,導(dǎo)線采用4×JL/G2A-720/50鋼芯鋁絞線,分裂間距500mm,地線采用JLB35-150鋁包鋼絞線,平均土壤電阻率取500Q·m,運(yùn)行電壓取525kV,正常輸送容量2260MVA(經(jīng)濟(jì)電流密度0.9A/mm2),環(huán)境溫度35℃,風(fēng)速0.5m/s,太陽(yáng)輻射功率密度1000w/m2。垂直排列雙回緊縮型輸電線路空間模型如圖1所示,兩相導(dǎo)線水平距離為7.5m,上下層導(dǎo)線間距6.5m,呈倒三角布置,回路間層間距離18.6m。

對(duì)超高壓輸電線路不對(duì)稱問(wèn)題的理論計(jì)算方面,在工程應(yīng)用中比較實(shí)用的有兩種方法:手冊(cè)方法和仿真方法。手冊(cè)方法屬于序分量法,計(jì)算過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單,但只適用于單回路,對(duì)本文研究的雙回路不適用:仿真方法則應(yīng)用電磁暫態(tài)計(jì)算程序如ATP/EMTP、PsCAD/EMTDC等軟件對(duì)輸電線路進(jìn)行仿真計(jì)算,在計(jì)算過(guò)程中可以考慮諸多因素,如相序排列方式、雙回路、多回路、換位等的影響,計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確也更為合理。因此,本文采用平臺(tái)開(kāi)放的ATP/EMTP軟件仿真計(jì)算新型緊湊型線路的電磁感應(yīng)特性。

本文關(guān)注的是輸電線路的電磁感應(yīng),因此計(jì)算中不考慮整個(gè)輸電網(wǎng)絡(luò)的影響,按照一端電源、一端負(fù)荷建模,如圖2所示。

等效負(fù)載阻抗值根據(jù)系統(tǒng)電壓、傳輸功率和功率因數(shù)來(lái)計(jì)算,為了反映線路的不平衡,采用對(duì)稱三相負(fù)載。由于分析線路的電壓、電流不平衡度屬于穩(wěn)態(tài)分析范疇,因此線路模型采用分布式"PI"模型。

3感應(yīng)電壓的分類

同塔雙回路線路當(dāng)一個(gè)回路出現(xiàn)事故或運(yùn)行需要進(jìn)行停電檢修時(shí),由于回路間的耦合作用,正常運(yùn)行的回路會(huì)在停運(yùn)回路上產(chǎn)生感應(yīng)電壓。為滿足安全需要,檢修回路通常需要接地。根據(jù)線路兩端接地刀閘的開(kāi)合情況,主要可分為以下四種工況:

(1)檢修回路兩端刀閘不接地,這時(shí)運(yùn)行回路在檢修回路上產(chǎn)生靜電感應(yīng)電壓:

(2)檢修回路一端刀閘接地,運(yùn)行回路在檢修回路接地點(diǎn)上產(chǎn)生靜電感應(yīng)電流:

(3)檢修回路一端刀閘接地,運(yùn)行回路在檢修回路非接地點(diǎn)處產(chǎn)生電磁感應(yīng)電壓:

(4)檢修回路兩端刀閘接地,運(yùn)行回路在檢修回路接地點(diǎn)上產(chǎn)生電磁感應(yīng)電流。

4不換位線路的感應(yīng)電壓、感應(yīng)電流的計(jì)算

本節(jié)計(jì)算線路長(zhǎng)度100km、200km時(shí)不換位情況下的感應(yīng)電壓、電流,計(jì)算以下兩種情況:

(1)運(yùn)行回路電壓1.1U,運(yùn)行電流為經(jīng)濟(jì)電流:

(2)運(yùn)行回路電壓1.05U,運(yùn)行電流為N-1條件下的電流。經(jīng)計(jì)算,500kV垂直排列雙回緊湊型線路長(zhǎng)度為100km不換位時(shí),其最大靜電感應(yīng)為36.8kV,電磁感應(yīng)電流最大值為138.7A:線路長(zhǎng)度為200km不換位時(shí),其最大靜電感應(yīng)為37.1kV,電磁感應(yīng)電流最大值為146A。在變電站端接地刀閘選型和線路施工、檢修時(shí)應(yīng)注意采取相應(yīng)的保護(hù)措施。

5結(jié)語(yǔ)

本文利用ATP/EMTP軟件計(jì)算分析了垂直排列雙回緊湊型線路的回路間感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流。計(jì)算結(jié)果表明,500kV垂直排列雙回緊湊型線路長(zhǎng)度為100km不換位時(shí),其最大靜電感應(yīng)為36.8kV,電磁感應(yīng)電流最大值為138.7A:線路長(zhǎng)度為200km不換位時(shí),其最大靜電感應(yīng)為37.1kV,電磁感應(yīng)電流最大值為146A。在變電站端接地刀閘選型和線路施工、檢修時(shí)應(yīng)注意采取相應(yīng)的保護(hù)措施。