【摘 要】為了緩解輸電線路走廊資源緊缺與電力輸送能力不足之間的矛盾，韶關(guān)地區(qū)逐步開始建設(shè)同塔雙回輸電線路。針對同塔雙回線路對接地開關(guān)的設(shè)計選型有較大的影響問題，應(yīng)用電磁暫態(tài)程序（EMTP）計算韶關(guān)地區(qū)某條220kV同塔雙回路線路的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流并對其影響因素進行分析，為同塔雙回線路的設(shè)備設(shè)計選型提供參考。

【關(guān)鍵詞】同塔雙回線路；感應(yīng)電壓；感應(yīng)電流；EMTP

隨著電力工業(yè)的發(fā)展，220kV及以上電壓等級輸變電系統(tǒng)在廣東地區(qū)的發(fā)展越來越迅速。隨著大型電站的建設(shè)，高壓輸電線路出線日趨密集，由于人口稠密區(qū)、森林保護區(qū)等對線行的限制，可以使用的線行越來越少。為解決輸電線路走廊越來越緊張的問題，新建的220kV及以上電壓等級輸電線路將盡量采用同塔雙回輸電線路。

同塔雙回路即是將兩回線路同塔架設(shè)，可以有效減小線路走廊及建設(shè)費用，滿足大容量輸電要求。目前，廣東省甚至全國范圍內(nèi)同塔雙回線路已經(jīng)越來越多，在目前走廊資源緊張的背景下，同塔雙回線路已經(jīng)成為了我國高壓線路發(fā)展的一種趨勢。

但是，同塔雙回交流線路節(jié)省了線路走廊的同時也帶來了一個問題：雙回線路同塔架設(shè)使導(dǎo)線間的距離很近，導(dǎo)線與導(dǎo)線之間、導(dǎo)線與大地之間均存在較強的電磁耦合和靜電耦合。對于同塔雙回交流線路，當(dāng)一回線路停運時，由于停運線路和運行線路之間存在電磁耦合和靜電耦合，在停運線路上會產(chǎn)生感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，對于較高電壓等級的同塔雙回交流線路，感應(yīng)電壓甚至?xí)哌_幾十千伏。為保證停運線路上工作人員的安全作業(yè)，避免事故發(fā)生，研究停運線路上的感應(yīng)電壓具有重要的意義[1]。

在同塔雙回交流線路中接地開關(guān)是必不可少的設(shè)備，因為當(dāng)雙回輸電線路中一回帶電運行，另一回停運接地檢修時，停運線路將會產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓，當(dāng)停運線路檢修完畢重新投入運行時，其接地開關(guān)必須切斷這些感應(yīng)電流[2]。

因此，計算220kV及以上電壓等級同塔雙回輸電線路的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，并據(jù)此提出接地開關(guān)的選型條件，對整個220kV及以上電壓等級同塔雙回輸電線路的設(shè)計及安全、可靠運行具有重要和現(xiàn)實的意義。

1 原理分析

感應(yīng)電壓分為靜電感應(yīng)電壓和電磁感應(yīng)電壓。根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象可知當(dāng)把導(dǎo)體放于外電場中時，該導(dǎo)體會因電容耦合效應(yīng)而帶上一定的電荷，可知由于停運導(dǎo)線與運行導(dǎo)線之間存在的電容耦合效應(yīng)，依靠運行導(dǎo)線電壓產(chǎn)生的電場，停運導(dǎo)線上即可感應(yīng)出一定的對地電位。

根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象可知，對于同塔并架雙回線路一回正常運行而另一回停運，當(dāng)運行導(dǎo)線中流過交流電流時，在其周圍將產(chǎn)生一個交變的電磁場，停運線路與其交鏈，因此會在停運線路上感應(yīng)出一個沿導(dǎo)線方向分布的縱電勢，且根據(jù)停運導(dǎo)線對地絕緣程度的不同而對應(yīng)于不同的對地電位。這種由于停運導(dǎo)線與運行導(dǎo)線之間的磁耦合而產(chǎn)生的感應(yīng)電壓大小決定于電流產(chǎn)生磁場的強弱、運行導(dǎo)線和停運導(dǎo)線之間的耦合系數(shù)，以及導(dǎo)線的對地絕緣程度。所以當(dāng)帶電導(dǎo)線流過故障電流時，停運導(dǎo)線上的磁感應(yīng)電壓較為突出[1]。

根據(jù)停運線路和接地開關(guān)的狀態(tài)，停運線路共有4種感應(yīng)參數(shù)：靜電感應(yīng)電壓Us、靜電感應(yīng)電流Is、電磁感應(yīng)電壓Ue和電磁感應(yīng)電流Ie[2]。

對于同塔雙回交流輸電線路，當(dāng)一回線路停運檢修、另一回線路運行時，由于退出運行的線路與運行線路各相導(dǎo)線距離并不相等，因此二者的互感存在差異，在停運導(dǎo)線上將產(chǎn)生一個縱向電動勢，當(dāng)停運導(dǎo)線接地時，縱向電動勢將產(chǎn)生電磁感應(yīng)電流。與此類似，由于靜電效應(yīng)，運行線路將在停運導(dǎo)線上激勵出靜電感應(yīng)電壓，當(dāng)停運導(dǎo)線接地時，將產(chǎn)生靜電感應(yīng)電流。感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流的計算可分為理論公式法和計算機模型仿真法。

2 計算模型

變電站接地網(wǎng)的電阻取0.5Ω，運行線路輸送容量400MVA，功率因數(shù)0.95，線路長度30km，土壤電阻率500Ω·m。線路均不換位，未加裝高抗，計算結(jié)果均為穩(wěn)態(tài)值。

3 理論公式法

對停運線路，當(dāng)線路兩端接地開關(guān)不接地時，停運導(dǎo)線上的電流IA=IB=IC=0，由此可計算出運行線路在停運線路上的靜電感應(yīng)電壓和電磁感應(yīng)電壓；當(dāng)停運線路兩端接地開關(guān)接地時，停運導(dǎo)線上的電壓UA=UB=UC=0，由以可計算出運行線路在停運線路上的靜電感應(yīng)電流和電磁感應(yīng)電流。

4 計算機模型仿真法

5 計算結(jié)果比較

由上表計算結(jié)果顯示，理論計算值與軟件仿真計算值基本吻合。

6 結(jié)論

6.1 影響因素

根據(jù)計算結(jié)果，對于同塔雙回交流線路上的感應(yīng)電壓及感應(yīng)電流，主要有以下影響因素[6]：

靜電感應(yīng)電流Is：取決于帶電線路的電壓高低，與帶電線路的耦合因數(shù)（耦合因數(shù)由桿塔上的線路布置情況來確定）以及接地線路的接地端和開路端的長度；

靜電感應(yīng)電壓Us：取決于取決于帶電線路的電壓高低和帶電線路的耦合因數(shù)，耦合因數(shù)由桿塔上的線路布置情況來確定；

電磁感應(yīng)電流Ie：取決于帶電線路中的電流大小和與帶電線路的耦合因數(shù)，耦合因數(shù)由桿塔上的線路布置情況來確定；

電磁感應(yīng)電壓Ue：取決于取決于帶電線路中的電流大小，與帶電線路的耦合因數(shù)（耦合因數(shù)由桿塔上的線路布置情況來確定）以及與帶電線路鄰近的那部分接地線路的長度。

6.2 理論計算與計算機仿真的相互驗證

本文對于同塔雙回交流線路感應(yīng)電壓及感應(yīng)電流的研究，首先通過理論推導(dǎo)計算，再用ATP-EMTP軟件仿真，兩種研究方法的結(jié)果相互驗證，得出的理論計算值與軟件仿真計算值基本吻合，對相關(guān)的工作研究有一定的參考價值。

得出的理論計算以及軟件仿真結(jié)果表明這兩種方法對于同塔雙回交流線路感應(yīng)電壓及感應(yīng)電流的計算是可行的，但是計算模型與工程實際存在部分誤差，如：線路塔形變化、導(dǎo)線對地高度等參數(shù)在計算模型中均為平均參數(shù)，建議在工程選型應(yīng)用中保留適當(dāng)?shù)脑６取?/p>

【參考文獻】

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[3]麻敏華，汪晶毅.500kV/220kV混壓同塔四回路感應(yīng)電壓、感應(yīng)電流的研究[J].廣東電力，2012，3（14）：30-35.

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[責(zé)任編輯：楊玉潔]