引言

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展,社會各行業(yè)發(fā)展所需的土地資源,如高速公路、鐵路、機場、產(chǎn)業(yè)園、房地產(chǎn)等項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)保意識逐漸增強,眾多自然保護區(qū)、風景名勝區(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,以相對較少的土地資源滿足社會日益增長的電能需求,是當前電網(wǎng)發(fā)展所急需解決的問題。

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

1計算模型

本文研究以500kV垂直排列雙回緊湊型線路為例,導線采用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,運行電壓取525kV,正常輸送容量2260MVA(經(jīng)濟電流密度0.9A/mm2),環(huán)境溫度35℃,風速0.5m/s,太陽輻射功率密度1000w/m2。垂直排列雙回緊縮型輸電線路空間模型如圖1所示,兩相導線水平距離為7.5m,上下層導線間距6.5m,呈倒三角布置,回路間層間距離18.6m。

對超高壓輸電線路不對稱問題的理論計算方面,在工程應用中比較實用的有兩種方法:手冊方法和仿真方法。手冊方法屬于序分量法,計算過程相對簡單,但只適用于單回路,對本文研究的雙回路不適用:仿真方法則應用電磁暫態(tài)計算程序如ATP/EMTP、PsCAD/EMTDC等軟件對輸電線路進行仿真計算,在計算過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,計算結(jié)果更為準確也更為合理。因此,本文采用平臺開放的ATP/EMTP軟件仿真計算新型緊湊型線路的電磁感應特性。

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

等效負載阻抗值根據(jù)系統(tǒng)電壓、傳輸功率和功率因數(shù)來計算,為了反映線路的不平衡,采用對稱三相負載。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感應電壓的分類

同塔雙回路線路當一個回路出現(xiàn)事故或運行需要進行停電檢修時,由于回路間的耦合作用,正常運行的回路會在停運回路上產(chǎn)生感應電壓。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,這時運行回路在檢修回路上產(chǎn)生靜電感應電壓:

(2)檢修回路一端刀閘接地,運行回路在檢修回路接地點上產(chǎn)生靜電感應電流:

(3)檢修回路一端刀閘接地,運行回路在檢修回路非接地點處產(chǎn)生電磁感應電壓:

(4)檢修回路兩端刀閘接地,運行回路在檢修回路接地點上產(chǎn)生電磁感應電流。

4不換位線路的感應電壓、感應電流的計算

本節(jié)計算線路長度100km、200km時不換位情況下的感應電壓、電流,計算以下兩種情況:

(1)運行回路電壓1.1U,運行電流為經(jīng)濟電流:

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

5結(jié)語

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