雙回線并列運行三相不平衡的分析研究

楊金東，陶曄

（云南電網有限責任公司臨滄供電局，云南 臨滄 677000）

0 前言

我國土地資源日益緊缺，同桿并架雙回線輸電走廊窄，能夠節約土地資源，因此得到了廣泛的應用。但雙回線各導線間的距離較近，受互感的影響較大，加劇了不平衡電流的問題[1]。而且許多高壓線路距離較短，導線不換位，使得雙回線的三相參數不對稱，從而造成負荷電流不對稱。線路的三相參數不對稱會使得潛供電流的大小受故障類型的影響較大，可能造成線路重合不成功[2]。導線的排列方式對不平衡電流也有很大的影響，國內外的學者也對此進行了很多的研究[3-8]。

雙回線的不平衡電流包括穿越性和環流不平衡電流。文獻[5]指出在短距離輸電線路上環流不平衡電流的影響尤其大，導線排列方式對環流不平衡電流的影響更加復雜。文獻[6-7]對零序環流進行了分析，論述了零序環流給二次系統帶來的嚴重后果，并提出了解決措施。

輸電線路三相電流不對稱會增大線路的損耗，過大的負序和零序電流會對保護裝置、發電機、變壓器等設備造成不利影響，還有可能導致線路零序保護誤動，影響電力系統運行的可靠性[8-13]。因此，研究同桿并架雙回線的不平衡電流的相關問題，對電力系統的穩定運行具有重要意義。

本文對雙回線并列運行時負荷電流不對稱問題進行了分析。分析出了造成不對稱的原因是在線路運行時線路中出現了零序環流。利用ATP-EMTP進行了仿真，驗證了零序環流的存在是導致雙回線并列運行時三相電流不平衡的主要原因。提出了針對零序環流的解決措施。

1 兩種運行方式討論

1.1 線路模型

不換位的輸電線路必然存在不平衡電流，由于零序不平衡電流對線路保護、通信等多種問題影響較為明顯，因此不容忽視。有研究表明線路越短，環流不平衡越大。

圖1 雙回線示意圖

雙回線有兩種運行方式：解列運行和并列運行，其示意圖如圖1所示。DL斷開時雙回線為解列運行，DL閉合時則是并列運行。

1.2 解列運行

雙回線解列運行時，利用“直接去耦法”來得到零序以及正序等值網絡，如圖2所示。圖中：ZI0、ZII0分別為兩回線的零序阻抗；ZI1、ZII1分別為兩回線的正序阻抗；Zm0為線間的零序互感。

圖2 雙回線解列運行零序等值網絡

根據零序等值網絡可求出I回線零序電流和II回線零序電流，如式(1)所示。

同理，根據正序等值網絡可求出I回線正序電流和II回線正序電流，如式(2)所示。

由式(1)、式(2)可以看出，當雙回線解列運行時，兩回線的電流之間不會有耦合，I回線的電流不會受II回線電流的影響，因此兩回線負荷電流不會出現不對稱的現象。

1.3 并列運行

雙回線并列運行時，兩回線間具有零序互感，利用“直接去耦法”來建立無互感的零序等值網絡，如圖3(a)所示。正序網絡中沒有互感，正序等值網絡如圖3(b)所示。圖中符號含義同圖2。

圖3 雙回線并列運行等值網絡圖

根據零序等值網絡可求出I回線零序電流和II回線零序電流，如式(3)所示。

同理，根據正序等值網絡可求出I回線正序電流和II回線正序電流，如式(4)所示。

由于兩回線并列運行，電流I0或I1會分流。由式(3)、式(4)可以看出，I回線的電流會受到II回線電流的耦合影響，又由于兩回線參數不對稱，從而兩回線電流不對稱的現象。

2 仿真驗證

本文利用ATP-EMTP建立了如圖1所示的110kV新云Ⅰ、Ⅱ雙回線模型，線路長度為Ⅰ回線808m，Ⅱ回線908m，線路采用異相序排列，垂直布置方式，如圖4所示。線路電阻0.1542Ω/km，電抗0.402Ω/km，線徑1.89cm。

圖4 仿真模型導線排列方式

本文仿真了兩種運行方式。第一種運行方式：I回線與II回線末端斷開，即解列運行；第二種運行方式：兩回線并列運行。

圖5為解列運行時，I回線穩態下的三相電流波形，仿真過程中三相負荷對稱。由于兩回線解列運行，線間不存在零序環流，因此不存在不平衡電流。僅投入II回線時的三相電流波形與圖5類似，不再重復列出。

圖5 僅投入第I回線路時第I回線三相電流

解列運行時，I回線的三相電流是完全對稱的。

圖6為并列運行時，I回線穩態下的三相電流波形，由于線路三相參數不對稱從而導致I回線、II回線間三相電流存在著不平衡量，從圖6中可明顯看到電流幅值大小、相位均不等。II回線并列運行時的三相電流波形也與I回線類似，不再重復列出。

圖6 第I回線三相電流

兩回線三相電流幅值大小不等，相位不對稱。

利用MATLAB得到了并列運行時兩回線的零序電流及零序環流，如圖7、圖8所示。從圖中可看到兩回線零序電流相位存在明顯差異，零序環流不為零。

圖7 兩回線零序電流

圖8 零序環流

并列運行時，兩回線的零序電流相位不同，并存在幅值為11.49的零序環流。

3 結束語

在并列運行狀態下，同桿雙回內存在著零序電流，零序電流的大小與導線相序布置方式及導線參數有關，該零序電流可以分解出環流量。分析出了零序環流時導致負荷電流不對稱的原因。將雙回線解列后，由于兩回線間不再存在環流，便不存在負荷電流不平衡的現象。