1000kV/500kV同塔混壓4回輸電線路的防雷性能

羅聰 王星

【摘要】 本文通過建立1000KV/500KV同塔混壓4回輸電線路的仿真模型，總結(jié)了這種線路的特點，并針對這些特點和常規(guī)的輸電線路進(jìn)行了比較，結(jié)合具體的反擊跳閘情況對混壓輸電這種線路的性能特點做出一些介紹，最后對應(yīng)現(xiàn)有的實際情況提出了相應(yīng)的對策和改善措施，其結(jié)論可以為我國該種輸電線路的設(shè)計應(yīng)用提供一定的參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 1000KV/500KV 混壓 防雷性能 分析在輸電系統(tǒng)中，對于線路走廊相對緊張的地區(qū)來講，在設(shè)立特高壓電網(wǎng)時需要考慮建立同塔混壓的多回輸電線路。通過統(tǒng)計學(xué)的方法，在電磁暫態(tài)程序中建立1000KV/500KV的同塔混壓4回輸電線路，可實現(xiàn)防雷的模型仿真。

一、概述

1、現(xiàn)狀。我國現(xiàn)如今正處于城鎮(zhèn)化發(fā)展速度加快和工業(yè)化進(jìn)度深入的重要時期，對于能源的需求量呈現(xiàn)出剛性增長的特征。以電力能源為例，當(dāng)前普遍應(yīng)用的電網(wǎng)以500KV的交流電和±500KV的直流電為主，從長遠(yuǎn)角度出發(fā)，這種電力系統(tǒng)在未來很難適應(yīng)電力資源的需求。同時，我國在能源上還存在著能源消費水平和分布區(qū)域不平衡的問題，對能源系統(tǒng)進(jìn)行改善就變得勢在必行，對此我國主要的電網(wǎng)公司已經(jīng)開始注重推行特高壓電網(wǎng)的建設(shè)。通過特高壓電網(wǎng)，可以實現(xiàn)電力能源的大量輸送，解決我國現(xiàn)有東部發(fā)達(dá)地區(qū)電力資源緊張的問題。2、研究情況?，F(xiàn)如今的研究重點主要是針對于同塔同電壓的輸線線路中，而并非同塔混壓的數(shù)顯線路，這主要是因為特高壓線路在國內(nèi)外應(yīng)用的并不十分廣泛，但可以從中獲取一部分借鑒意義。在已有的低壓輸電線路研究中發(fā)現(xiàn)，在雷電擊中塔頂或是避雷線時，低電壓的等級線路非常容易產(chǎn)生反擊跳閘的情況，還有著雙回、多回跳閘的多種可能性，這些都為電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性造成了非常嚴(yán)重的威脅。對比低壓的線路，特高壓混壓線路存在著一定的差絕緣的保護(hù)，出現(xiàn)反擊跳閘的概率就大大降低。

二、輸電線路模型的建立

電磁暫態(tài)程序的Tline元件能夠反應(yīng)出線路本身的頻率相應(yīng)，對于諧波嚴(yán)重的線路和咱過程中的線路具有更好的仿真效果，采用Frequency 獨立模型能夠很好地刻畫出線路在遭受雷擊時的作用效果，見圖1。當(dāng)雷電擊中塔頂或者是避雷線時，雷電流波會在被擊中的桿塔的附近發(fā)生折反射，在被擊中的桿塔兩端各接兩檔線路，在線路的末端采用沖擊阻抗。同時，模擬導(dǎo)線經(jīng)過阻抗后被接入電源，避雷線經(jīng)過該阻抗進(jìn)行接地。

圖1 防雷線路的仿真模型

三、同塔混壓輸電線路和常規(guī)線路的防雷性能比較

1、跳閘率的計算。對于1000KV/500KV的混壓輸電線路來說，桿塔在遭受雷擊時，隨著電流的增大會存在4種線路雷擊跳閘的現(xiàn)象：①1回500千伏的線路跳閘；②2回500千伏的線路跳閘；③2回500千伏、1回1000千伏的線路跳閘；④4回線路跳閘。

當(dāng)接地電阻值達(dá)到7Ω時，對其進(jìn)行仿真并計算了4種情況下的跳閘率，見表1。

表1 接地電阻達(dá)到7Ω時混壓輸電線路的跳閘情況

2、性能比較。通過對超高電壓的混壓輸電線路進(jìn)行仿真可以發(fā)現(xiàn)線路的單向防雷水平為258千安培，雙向防雷水平為294千安培.從表1中的數(shù)據(jù)對比來看，相比于傳統(tǒng)的1000千伏常規(guī)雙回型輸電線路，1000KV/500KV中的1000千伏特高壓輸電線路的防雷性能更好：雖然在桿塔高度上要高于常規(guī)的輸電線路，但由于混壓的模式，在1000千伏下方設(shè)置有500千伏的線路，這就使得當(dāng)塔桿在遭受雷擊時，下方的500千伏線路會先進(jìn)行閃絡(luò)跳閘，將雷電中的巨大能力釋放出來，對上方的特高壓線路起到了很好的不平衡絕緣保護(hù)作用，所以從總體上來看，這種混壓輸電線路擁有更加優(yōu)越的防雷性能。

3、性能特點。第一，500千伏的線路在單回跳閘時很容易轉(zhuǎn)變成雙回的跳閘，反擊的跳閘一般發(fā)生在線路上層的外側(cè)導(dǎo)線上；第二，特高壓的同塔混壓輸電線路需要對500千伏的線路相序排列對防雷性能造成的影響進(jìn)行考慮；第三，特高壓的同塔混壓輸電線路防雷性能的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在500千伏的上層外側(cè)橫擔(dān)導(dǎo)線上；第四，1000千伏的線路很容易受到下層500千伏線路差絕緣的保護(hù)，防雷性能明顯好于普通的常規(guī)1000千伏雙回型的輸電線路，很少會發(fā)生反擊跳閘的情況。

四、改善措施

第一，提高500千伏輸電線路上層的橫擔(dān)外側(cè)導(dǎo)線絕緣水平，這樣可以提高500千伏輸電線路的防雷性能；第二，提高500千伏書店線路上層的橫擔(dān)一側(cè)導(dǎo)線絕緣水平，這樣可以提升500千伏輸電線路雙回反擊的防雷性能；第三，加寬混壓輸電線路中500千伏頂層的橫擔(dān)導(dǎo)線寬度，這樣可以降低1000千伏輸電線路的反擊跳閘率，提升了線路整體的防雷性能。

五、結(jié)語

綜上所述，1000KV/500KV這種混壓式的輸電線路在防雷性能上相比于單壓式的輸電線路更加優(yōu)越，保障了輸電系統(tǒng)的順利工作的同時，也保證了輸電過程的安全性，具有非常重要和深遠(yuǎn)的意義。同時，相比于一般的輸電系統(tǒng)，其技術(shù)要求也就更高，需要更為先進(jìn)的技術(shù)支持，這便需要研究人員在未來進(jìn)行更為深入化的研究分析。