鄭楠，鄭彬，班連庚，李潤秋，項祖濤，韓亞楠，周佩朋，龔興國，劉光輝，嚴得錄

（1．陜西省電力公司規(guī)劃評審中心，陜西西安 710065；2．中國電力科學研究院，北京 100192；3．西北電網(wǎng)有限公司，陜西西安 710048；4．青海送變電工程公司，青海西寧 810001）

目前交流同塔雙回輸電技術在國內外超高壓電網(wǎng)工程中已得到廣泛應用[1-3]，我國首條特高壓交流同塔雙回輸電工程也將于2013年建成投產(chǎn)。交流輸電線路采取同塔雙回架設方式時[4-6]，必須對由于回路間電氣耦合而產(chǎn)生的感應電壓、電流問題進行關注，并在工程設計階段對其限制措施及線路的接地開關參數(shù)選型問題加以解決，以確保運行安全[7-10]。而對于并行架設的單回線路，由于回路間距較大，回路間的電氣耦合作用也與同塔雙回線路相比更弱，因此往往忽略其回路間的耦合作用，對其影響的估計也較為樂觀。但近年來，受輸電通道走廊占地及工程造價限制，并行架設的單回線路間距有縮小的趨勢；尤其對于高海拔地區(qū)，導線的相間距離較平原地區(qū)更大，使得兩回路導線的最小距離也相對更小，這些都使得2條并行架設的單回線路之間可能存在較強的電氣耦合作用；另外，單回線的導線布置方式與同塔雙回線不同，二者的回路間電氣耦合特性也存在一定差異。目前，國內外對于并行單回架設線路的感應電壓和電流問題研究較少，且尚未開展過限制措施研究，對其接地開關的選型一般均按照單回架設線路處理，存在不足，因此亟需結合并行單回架設線路的實際特點開展感應電壓、電流對策研究。

本文采用EMTP電磁暫態(tài)仿真工具[11]，依托我國西北地區(qū)某在建的750 kV輸變電工程，對并行單回架設線路的感應電壓和電流問題進行研究[12-13]，分析了回路間距對感應電壓和電流的影響，并針對其靜電感應電壓高且超過現(xiàn)有接地開關技術參數(shù)的突出問題，提出一種新的相序布置及線路換位方式，可以明顯降低感應電壓、電流水平，滿足現(xiàn)有接地開關設備技術參數(shù)，解決了設備選型問題。研究成果為限制超/特高壓并行單回架設線路的感應電壓、電流問題提供了一種新的思路，對解決工程實際問題也具有借鑒意義。

1 相序布置和換位對并行單回架設線路感應電壓和電流的影響

對于同塔雙回線路而言，感應電壓、電流的影響因素主要包括運行電壓、輸送潮流、線路電氣參數(shù)、線路長度、相序布置、換位方式以及高抗補償度等[14-17]。下面針對并行架設單回線路分析相序布置和換位對感應電壓和電流問題的影響。

普通同塔雙回線路的6相導線一般均采取垂直排列方式布置，如圖1所示；單回架設線路三相導線一般則采取水平排列或三角排列方式布置，圖2所示為2條并行架設單回線路的6相導線布置示意圖，每回線路的三相導線采取水平布置。

不同回路、不同相導線之間的耦合作用與其之間的距離直接相關，以圖1為例，就Ⅱ線的上導線而言，Ⅰ線的上導線距離其最近，因此Ⅰ線三相導線對Ⅱ線上導線的耦合作用從強到弱依次為上導線、中導線和下導線；而對于圖2，就Ⅱ線的左導線而言，Ⅰ線的右導線距離其最近，因此Ⅰ線三相導線對Ⅱ線左導線的耦合作用從強到弱依次為右導線、中導線和左導線。同塔雙回線路一般采取“換位+逆相序布置”方式來降低回路間的電氣耦合作用及線路參數(shù)的不平衡度[18-19]，通過比較圖1、圖2得出，“換位+同相序布置”方式更適宜成為并行架設單回線路降低回路間耦合作用的措施。

圖1 同塔雙回線路6相導線布置示意圖Fig.1 Arrangement scheme for 6 phases conductors of the double-circuit line

圖2 并行架設單回線路6相導線布置示意圖Fig.2 Arrangement scheme for 6 phases conductors of parallel single circuit lines

下面分析換位對回路間電氣耦合作用的影響。如圖3所示，EⅠA、EⅠB、EⅠC、EⅡA、EⅡB、EⅡC、UⅠA、UⅠB、UⅠC、UⅡA、UⅡB、UⅡC分別表示兩回線送端、受端三相等值電源；CⅡA-0表示Ⅱ線A相的對地電容；CⅡA-ⅡB、CⅡA-ⅡC分別表示Ⅱ線A相與Ⅰ線B相、C相的相間互電容；CⅡA-ⅠA、CⅡA-ⅠB、CⅡA-ⅠC分別表示Ⅱ線A相與Ⅰ線A、B、C三相之間的回路間互電容；XL、X′L分別表示Ⅱ線的高壓并聯(lián)電抗器及其中性點電抗器；DLⅠ、DLⅡ分別表示兩回線路的斷路器，其中Ⅰ線2側斷路器處于合位，該回線處于正常投運狀態(tài)，Ⅱ線2側斷路器及接地開關均在分位，該回線處于冷備用狀態(tài)。

將圖3進一步簡化成圖4來說明Ⅱ線冷備用狀態(tài)下通過電容耦合在其A相上產(chǎn)生感應電壓的情況。圖4中忽略高抗的中性點小電抗，視高抗中性點直接接地。

圖3 雙回線路的相間電容耦合關系簡化等值電路Fig.3 Simplified equivalent circuit of the inter-phase capacitive coupling of two circuit lines

圖4 Ⅰ線在冷備用的Ⅱ線上耦合產(chǎn)生感應電壓的簡化電路Fig.4 Simplified equivalent circuit of induced voltage on lineⅡcaused by lineⅠ

圖4 中X并A表示Ⅱ線A相對地電容和高抗并聯(lián)后的阻抗，X串A表示Ⅰ線A相與Ⅱ線A相之間的互電容對應的阻抗（容抗），UG-ⅡAA表示由于兩回線間A相互電容的耦合作用而在Ⅱ線A相上產(chǎn)生的靜電感應電壓。根據(jù)圖4可得如下關系式：

與圖4所示A相類似，Ⅰ線的B相、C相分別經(jīng)回路間互電容CⅡA-ⅠB、CⅡA-ⅠC也對Ⅱ線A相耦合產(chǎn)生感應電壓。則可得Ⅱ線A相上的靜電感應電壓U觶GA：

將式（4）代入式（1）可得

對于長距離線路，若采取完全理想的換位方式，每回線的對地電容相同，兩回線路間的互電容也相同，即X串A=X串B=X串C，X并A=X并B=X并C，則式（5）可簡化為：

對于三相對稱交流輸電系統(tǒng)，E觶ⅠA+E觶ⅠB+E觶ⅠC=0，因此由式（6）可知，線路采取理想換位方式時，在停運線路上耦合產(chǎn)生的感應電壓為0。但在實際工程中，由于受輸電通道的路徑、地形以及工程造價等因素制約，不可能做到理想換位，因此在一回停運線路上將會產(chǎn)生一定幅值的感應電壓。感應電流的情況與感應電壓類似，不再贅述。

2 西北地區(qū)某在建750 kV并行單回架設線路情況

本文研究的西北地區(qū)某在建的750 kV并行單回架設輸電線路全長330 km，單回線路桿塔為酒杯塔，導線采取水平排列，導線型號為6×LGJ-500/45，2條單回架設線路的回路間距離考慮全線為60 m（桿塔中心距離）或100 m 2種情況，線路兩側各裝設一組390 MV·A的并聯(lián)高壓電抗器，高抗補償度約為89%，其雙端簡化系統(tǒng)接線示意圖如圖5所示。

圖5 750 kV并行單回架設輸電線路雙端簡化系統(tǒng)接線示意圖Fig.5 Double terminals simplified system wiring diagram of 750 kV parallel single lines

3 現(xiàn)有750 kV線路接地開關開合感應電壓和電流技術參數(shù)要求

目前在國標和企標中均對750 kV線路接地開關開合感應電壓、電流參數(shù)進行了規(guī)定[20-21]，近年來，接地開關設備廠家制造水平也不斷提高，研制出可開合感應電壓和感應電流能力更大的750 kV線路接地開關，表1所示為現(xiàn)有標準及設備廠家提供的750 kV線路接地開關開合感應電壓、電流技術參數(shù)。

表1 現(xiàn)有標準及設備廠家的750 k V線路接地開關的額定感應電壓、電流技術參數(shù)Tab.1 Rated induced voltage and current of 750 kV grounding switches specified by present standard and manufacturers

4 采取典型換位及相序布置方式下的感應電壓和電流

目前對于并行架設的單回線路，一般在設計階段均按照獨立單回線路來安排導線相序布置及換位，即兩回線路采取相同的相序布置及換位方式。圖5所示330 km的750 kV線路按照可研設計采取近似2次全循環(huán)換位，兩回線路采取同相序布置，每回線路的換位次數(shù)均為6次，各需要6基換位塔，其相序布置及換位如圖6所示。

圖6 750 k V并行單回架設線路典型換位及相序布置方式示意圖Fig.6 Typical transposition and phase sequence arrangement scheme for 750 kV parallel single circuit lines

基于圖6所示的線路換位及相序布置方式，考慮2條線路回路間距離為60 m和100 m 2種情況，采用EMTP軟件對330 km的750 kV并行單回架設線路一回線停運時的感應電壓和電流進行計算，結果如表2所示。

由表2中結果可知：

1）當并行架設單回線路回路間距全線為60 m時，其一回線停運時的靜電感應電壓最高可達130 kV，超過國標、企標以及設備廠家現(xiàn)有設備的開合靜電感應電壓參數(shù)要求，給設備選型帶來困難。其余靜電耦合感應電流、電磁耦合感應電壓和電流則均低于企標及設備廠家現(xiàn)有設備技術條件。

2）當并行架設單回線路回路間距全線為100 m時，其一回線停運時的靜電感應電壓最高為24.7 kV，低于國標、企標以及設備廠家現(xiàn)有設備的技術參數(shù)要求，其余靜電耦合感應電流、電磁耦合感應電壓和電流也均在標準及設備廠家現(xiàn)有設備技術條件范圍。

表2 采取典型換位和相序布置方式時750 kV并行架設單回線路的感應電壓和電流Tab.2 Induced voltage and current of 750 k V parallel single circuit lines adopting typical transposition and phase sequence arrangement scheme

5 新型線路換位及相序布置方式對感應電壓和電流的限制效果

針對750 kV并行架設單回線路回路間距離為60 m時，靜電感應電壓超過標準及現(xiàn)有設備技術參數(shù)的情況，本文提出一種新的線路換位和相序布置方式，如圖7所示。該方式下，兩回線路的換位次數(shù)不同，其中Ⅰ線換位5次，Ⅱ線換位7次，兩回線路的總換位次數(shù)為12次，換位桿塔數(shù)為12基，與圖6所示數(shù)量相同；從兩回線路相序對應關系看，2圖均采用同相序布置方式，但圖7中同相序段在全線的分布位置與圖6相比存在差異；圖6近似實現(xiàn)了2次全換位，而圖7則近似實現(xiàn)了4次全換位，換位次數(shù)的增加使得兩回線路的回路間互電容差別更小，回路間參數(shù)的平衡性更好。

圖7 750 kV并行單回架設線路新型換位及相序布置方式示意圖Fig.7 New type transposition and phase sequence arrangement scheme for 750 kV parallel single circuit lines

基于圖7所示的線路換位及相序布置方式，考慮2條線路回路間距離為60 m的情況，采用EMTP軟件對330 km的750 kV并行單回架設線路一回線停運時的感應電壓和電流進行計算，結果如表3所示。

表3 采取新的換位和相序布置方式時750 kV并行架設單回線路的感應電壓和電流Tab.3 Induced voltage and current of 750 kV parallel single circuit lines adopting new type transposition and phase sequence arrangement scheme

比較表2和表3中結果可知：在并行架設單回線路回路間距全線為60 m的條件下，采用新的換位和相序布置方式時，其一回線停運時的靜電感應電壓最高為68.2 kV，顯著低于采取典型換位和相序布置方式的130 kV，其余靜電耦合感應電流、電磁耦合感應電壓和電流水平也與典型方式相比顯著降低。盡管采取新型換位和相序布置方式時的靜電感應電壓仍然超過國標、企標規(guī)定的接地開關技術要求，但遠低于設備廠家現(xiàn)有設備的靜電感應電壓100 kV的開合能力，選用該設備可以滿足要求。

6 結論

本文依托西北地區(qū)某在建750 kV輸變電工程，對750 kV強耦合并行單回架設線路的感應電壓和電流水平及其限制措施進行研究，得到如下結論：

1）并行架設的單回線路一回線停運時的感應電壓和電流水平與回路間距直接相關，當回路間距較近時，其感應電壓和電流水平也較高，該問題值得關注，在工程設計階段應結合實際情況開展限制措施及接地開關選型研究，不能單純按照單回線路處理。

2）相序布置和換位方式對并行架設單回線路的感應電壓和電流問題有一定影響，宜采取“換位+同相序布置”作為其限制措施，與同塔雙回線路常用的“換位+逆相序布置”不同。

3）所研究的在建750 kV并行單回架設線路回路間距為60 m時，采取長距離并行單回架設線路慣用的換位及相序布置方式時，一回線停運時的靜電感應電壓高達130 kV，超過現(xiàn)有800 kV接地開關的技術條件要求，設備選型困難。

4）采取本文提出的換位及相序布置方式時，可以對感應電壓和電流起到顯著減低作用，靜電感應電壓降至68.2 kV，低于現(xiàn)有接地開關參數(shù)要求，解決設備選型問題，證實該措施是有效的，為解決遠距離并行單回架設線路的感應電壓和電流較高問題提供了借鑒。

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