單回線路垂直排列電氣不平衡度及換位研究

梁盼望

（中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州510663）

0 引言

國內(nèi)廣泛應(yīng)用的緊湊型輸電線路是倒三角排列的單回緊湊型輸電線路，走廊寬度較之普通線路已有大幅壓縮，但對(duì)于部分局部地區(qū)走廊特別擁擠的地段，可采用垂直排列單回線路來進(jìn)一步壓縮線路走廊。本文以500 k V垂直排列緊湊型單回架空線路為例，利用ATP－EMTP仿真軟件對(duì)其電氣不平衡度及換位方式進(jìn)行研究，為工程應(yīng)用提供參考。

1 計(jì)算條件和方法

1.1 計(jì)算條件

計(jì)算模型——500 k V單回線路的三相導(dǎo)線在塔窗內(nèi)垂直布置，相間不設(shè)置導(dǎo)線橫擔(dān)，相間垂直距離取9.0 m，導(dǎo)線采用4×JL／G2 A－720／50型鋼芯鋁絞線，四分裂間距取500 mm，地線采用JLB40－150型鋁包鋼絞線。導(dǎo)線最小離地高度按規(guī)范要求的11.0 m，導(dǎo)線弧垂取12.5 m，地線弧垂取9.5 m。單回線路經(jīng)濟(jì)輸送容量2 245 MVA。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。為了反映線路的不平衡，采用對(duì)稱三相負(fù)載。

1.2 計(jì)算方法

采用國際上廣泛應(yīng)用的 ATP－EMTP程序［1－2］，得到線路穩(wěn)態(tài)時(shí)的相參數(shù)，利用相序轉(zhuǎn)換矩陣、經(jīng)過MATLAB運(yùn)算后得到線路的序參數(shù)。

2 不平衡度的定義和限值

根據(jù)《電能質(zhì)量三相電壓不平衡》GB／T15543—2008［3］規(guī)定，不平衡度指三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度，用電壓或電流負(fù)序分量與正序分量的均方根值百分比表示。但GB／T15543—2008和GB755—2008［4］均未對(duì)輸電線路本身引起的不平衡度做出規(guī)定。較多文獻(xiàn)［1，5］采用2%作為限值，本文也暫按2%考慮，負(fù)序電流縱向不平衡度暫按5%考慮。

3 計(jì)算結(jié)果和討論

3.1 不換位線路的不平衡

對(duì)單回線路三相導(dǎo)線垂直排列時(shí)，存在兩種相序布置方式，即排列P1（上A、中B、下C）和排列P2（上A、中C、下B），計(jì)算不換位情況下線路長(zhǎng)度為50 k m、100 k m、150 k m、200 k m時(shí)兩種相序排列方式下負(fù)序電壓不平衡度（用D2表示，下同）及負(fù)序電流不平衡度（用M2表示，下同），結(jié)果如表1所示?？梢?，相序排列方式P1下電氣不平衡度略大；各相序排列方式下線路的負(fù)序電壓不平衡度和負(fù)序電流不平衡度均隨線路長(zhǎng)度的增加而增大；當(dāng)線路長(zhǎng)度為100 k m時(shí)，線路的負(fù)序電壓不平衡度已超過限值2%，采用插值法求得三相導(dǎo)線垂直排列單回線路在線路長(zhǎng)度為84.8 k m時(shí)，需要通過換位改善線路的電氣不平衡。

表1 不同相序布置下線路的電氣不平衡度

3.2 換位線路的不平衡

根據(jù)線路規(guī)程規(guī)定：中性點(diǎn)直接接地的電力網(wǎng)，長(zhǎng)度超過100 k m的輸電線路宜換位，換位循環(huán)長(zhǎng)度不宜大于200 k m。本文計(jì)算線路長(zhǎng)度為75 k m、100 k m、125 k m、150 k m、175 k m、200 k m時(shí)線路采用不換位1基換位）（2基換位）情況下線路的電氣不平衡度，如表2所示?？梢?，采用1基換位時(shí)線路的不平衡度約為不換位時(shí)的1／2，采用2基換位時(shí)，三相導(dǎo)線空間位置理論上是對(duì)稱的，線路的不平衡度也較前2種方式大幅度減小，遠(yuǎn)小于限值的要求；當(dāng)線路長(zhǎng)度超過175 k m時(shí)采用1基換位塔已不能滿足電氣不平衡度要求，需采用2基換位塔的換位布置。

表2 不同換位方式下線路的電氣不平衡度

4 結(jié)論

本文以500 k V垂直排列單回路緊湊型為例，采用ATPEMTP仿真軟件研究了線路電氣不平衡和換位方式，主要結(jié)論如下：（1）不換位時(shí)，相序排列方式P1下電氣不平衡度略大。各相序排列方式下線路的負(fù)序電壓不平衡度和負(fù)序電流不平衡度均隨線路長(zhǎng)度的增加而增大。（2）當(dāng)線路長(zhǎng)度超過84.8 k m時(shí)，需要通過換位改善線路的電氣不平衡。（3）采用1基換位時(shí)線路的不平衡度約為不換位時(shí)的1／2；采用2基換位時(shí)，三相導(dǎo)線空間位置理論上是對(duì)稱的，線路的不平衡度也較前兩種方式大幅度減小，遠(yuǎn)小于限值的要求。（4）當(dāng)線路長(zhǎng)度超過175 k m時(shí)采用1基換位塔已不能滿足電氣不平衡度要求，需采用2基換位塔的近似換位循環(huán)布置方式。

［1］張要強(qiáng)，張?zhí)旃?，王予平，?1 000 k V同塔雙回路輸電線路電氣不平衡度及換位問題研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（1）：1－4，10.

［2］戴雨劍.基于EMTP的高壓輸電線路換位研究［J］.電網(wǎng)技術(shù)，2006，30（S1）：133－135.

［3］GB／T15543—2008 電能質(zhì)量三相電壓不平衡［S］.

［4］GB755—2008／IEC60034－1：2004 旋轉(zhuǎn)電機(jī)：定額和性能［S］.［5］中國電力工程顧問集團(tuán)公司.皖電東送淮南—上海輸變電工程［R］，2008.