超高壓π接輸電線路電氣不平衡度及換位研究

田開慶

摘要：利用電磁暫態仿真程序（PSCAD/EMTDC）搭建典型500kV輸電線路模型，結合Matlab軟件進行編程計算。通過計算，推薦了單條超高壓輸電線路電氣不平衡度的允許值：負序電壓不平衡度允許值為0.50%、零序電壓不平衡度為0.50%、負序電流不平衡度為2.5%、零序電流不平衡度為2.0%。針對超高壓輸電線路三種常見的π接方式進行仿真計算，解決了π接后線路是否需要換位及如何選取換位點等問題。

Abstract： This paper uses the electromagnetic transient simulation program （PSCAD/EMTDC） to build a typical 500kV transmission line model and combines with Matlab software for programming calculation. Through calculation， the allowable values of the electrical unbalance of a single EHV transmission line are recommended： the allowable value of the negative sequence voltage unbalance is 0.50%， the zero sequence voltage imbalance is 0.50%， the negative sequence current unbalance is 2.5%， and the zero sequence current imbalance is 2.0%. The simulation calculation is carried out for three common π-connection modes of ultra-high voltage transmission lines， which solves the problem of whether the line needs to be changed after PI transmission line and how to change the position.

關鍵詞：π接線路;電氣不平衡度;換位

Key words： PI transmission line;electrical unbalance degree;transposition

中圖分類號：TM75 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）07-0165-04

0 ?引言

目前，《110kV～750kV架空輸電線路設計規范》（GB 50545-2010）規定：中性點直接接地的電力網，長度超過100km的輸電線路宜換位;對于π接線路應該校核不平衡度，必要時進行換位。未針對π接線路作出詳細規定。為此，本文利用PSCAD/EMTDC搭建超高壓輸電線路典型模型，推薦了單條超高壓輸電線路電氣不平衡度的允許值，為今后工程設計提供參考;同時，對超高壓輸電線路三種常見的π接方式進行仿真計算，解決了π接后線路是否需要換位及如何選取換位點等問題。

1 ?超高壓輸電線路電氣不平衡度允許值

1.1 仿真模型

利用PSCAD/EMTDC軟件搭建典型的500kV輸電線路模型。設首段電源電壓為m=525∠30°，末端電源電壓為，兩側電源系統阻抗相同，正、負序阻抗為：zs1=1.2027+j39.444？贅，零序阻抗為zs0=23.445+j117.255？贅。系統接線如圖1所示。

線路導線采用4×JL/G1A-400/50鋼芯鋁絞線，分裂導線間距為400mm，地線采用JLB20A-120鋁包鋼絞線，土壤電阻率取300Ω·m，線路輸出功率為1300MW，搭建水平排列桿塔輸電線路，如圖2所示。

1.2 電氣不平衡度允許值推薦

按照圖1及圖2所示的模型，改變線路長度，不同線路長度下的電氣不平衡度如表1所示。

本文在表1中100km線路時的數據考慮一定的裕度，并結合大量仿真計算的基礎上，本文推薦單條輸電線路電氣不平衡度允許值：負序電壓不平衡度允許值為0.50%、零序電壓不平衡度為0.50%、負序電流不平衡度為2.5%、零序電流不平衡度為2.0%。

2 ?π接輸電線路電氣不平衡度

一般而言，π接輸電線路有如下幾種形式：①單回輸電線路π接單回輸電線路;②同塔雙回路π接同塔雙回路輸電線路;③同塔雙回π接單回輸電線路。

2.1 單回輸電線路π接單回輸電線路

典型的單回輸電線路π接單回輸電線路拓撲圖如圖3所示。

Q端的電氣不平衡度如表2所示。

由表2中數據可以看出，π接點距離線路中點越近，電氣不平衡度越小。計算不同換位點下的電氣不平衡度，如表3-表4所示。

單回輸電線路被π接后，若其中一條線路含有1基換位塔，是否需要在π接線路上增加換位塔可根據上表確定。

2.2 雙回輸電線路π接雙回輸電線路

同塔雙回輸電線路建議采用同相序同向換位、異相序同向換位和逆相序反向換位這三種換位方式。

2.2.1 同相序同向換位π接線路研究

同相序同向換位π接線路拓撲如圖4所示。

Q端的電氣不平衡度如表5所示。

由表5中的數據可以看出，π接點距離線路中點越近，MQ線路的電氣不平衡度越小。計算不同換位點下的電氣不平衡度，結果如表6-表8所示。

綜合上述幾個表的數據可以得出如下結論：同相序同向換位π接線路，若其中一條線路含有1基換位塔，是否需要在π接線路上增加換位塔表7- 8中的數據確定。

2.2.2 異相序同向換位π接線路研究

異相序同向換位π接線路拓撲如圖5所示。

Q端的電氣不平衡度如表9所示。

由表9可以看出，π接點距離線路中點越近，綜合考慮MQ線路的電氣不平衡度越小。計算不同換位點下的電氣不平衡度，結果如表10-表12所示。

綜合上述幾個表的數據可以得出如下結論：異相序同向換位π接線路，若其中一條線路含有1基換位塔，是否需要在π接線路上增加換位塔可根據上表確定。

2.2.3 逆相序反向換位π接線路研究

逆相序反向換位π接線路拓撲如圖6所示。

Q端的電氣不平衡度如表13所示。

圖6所示的逆相序反向排序的同塔雙回π接線路，經過一次換位后電氣不平衡度均可限制在規定值內。同塔雙回輸電線路長度為360km，進行一次換位，不同換位點下的電氣不平衡度如表14所示。

由上表可以看出，長度為360km的逆相序排列線路且進行了一次反向換位，電氣不平衡度均在允許范圍內。因此，考慮其他因素的影響，這里建議，當逆相序排列的同塔雙回輸電線路長度小于300km時，線路進行一次換位即可滿足電氣不平衡度的要求。

2.3 雙回輸電線路π接單回輸電線路

受電氣間隙限制，一般單回輸電線路中相接雙回路上相，因此雙回輸電線路π接單回輸電線路僅存在以下兩種情況，即同相序排列π接線路和異相序排列π接線路。

同相序排列π接線路計算結果如表15所示，異相序排列π接線路計算結果如表16所示。

由上述數據可以看出，雙回輸電線路π接單回輸電線路，同塔雙回路部分采用異相序排列優于同相序排列。但是，在雙回路換位單回路時，雙回路采用同相序排列時的電氣間隙較好。

3 ?結論

①推薦單條超高壓輸電線路電氣不平衡度的允許值：負序電壓不平衡度允許值為0.50%、零序電壓不平衡度為0.50%、負序電流不平衡度為2.50%、零序電流不平衡度為2.0%，為今后工程設計提供參考。

②對超高壓輸電線路三種常見的π接方式進行仿真計算，解決了π接后線路是否需要換位及如何選取換位點等問題。

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