孟憲彬

(東北電力設(shè)計院，吉林長春130021)

目前，我國高速電氣化鐵路的建設(shè)正在迅速發(fā)展，做為給電氣化鐵路供電的輸電線路對電信線路的電磁影響問題已經(jīng)引起有關(guān)研究者的高度重視［1－5］，但對于兩相輸電線路的相關(guān)問題研究較少。本文作者根據(jù)多年從事電力線路對電信線路的影響及防護工作的經(jīng)驗以及有關(guān)資料，提出了兩相輸電線路對電信線路影響的計算方法，可供工程設(shè)計中應(yīng)用。

由于在供電的兩相輸電線路段內(nèi)對于電力系統(tǒng)來說，屬于不平衡運行。下面利用對稱分量法［6］對系統(tǒng)及兩相輸電線路對電信線路的影響進行分析。

1 單相斷線運行分析

電力線路的非全相運行包括單相斷線和兩相斷線兩種，非全相運行時，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)只在斷口處出現(xiàn)三相不對稱，其它部分的結(jié)構(gòu)是對稱的。

圖1 單相斷線

與不對稱短路相似，分析這種不對稱三相系統(tǒng)時，可用對稱分量法，將其分解為彼此間沒有耦合關(guān)系的正、負、零序系統(tǒng)。只在一處斷開的簡單非全相運行，各序等值網(wǎng)絡(luò)是以斷口處為端點的一端口網(wǎng)絡(luò)。因此，著重分析斷口處各序電壓、各序電流之間的關(guān)系和正序電流的表示式，以及根據(jù)這些關(guān)系各序等值網(wǎng)絡(luò)組合而成的復合序網(wǎng)。

電氣化鐵路采用的是兩相供電方式供電，而在此利用電力系統(tǒng)非全相運行方式中的單相斷電運行方式進行分析。

單相斷線時斷口處故障部分的電路，見圖1。

取a相為斷開相，故障處的邊界條件為:

與短路點直接接地的兩相接地短路的邊界條件相同，經(jīng)對稱分量變換后，兩者各序分量的關(guān)系也相同，即應(yīng)有:

單相斷線時的復合序網(wǎng)應(yīng)該也和兩相接地短路時相同，即三個網(wǎng)并聯(lián)，見圖2。

圖2 單相斷線的復合序網(wǎng)

例:圖3a所示系統(tǒng)中，線路L母線2側(cè)a相斷開，試計算該線路b、c相的電流。

按題作復合序網(wǎng)如圖3b。圖中各元件參數(shù)均系標么值，各序網(wǎng)絡(luò)的組合阻抗為:

單線斷線時的附加阻抗為:

正序電流為

負序、零序電流分別為

線路l的b、c相的電流分別為:

正常運行時，線路l的電流

圖3 簡單網(wǎng)絡(luò)單相斷電

其中:E'表示線路l的縱向電勢;Z∑表示線路l的總電阻。

當a相斷線后，線路l的b、c電流為0.85，比正常運行增大18.9%。根據(jù)有關(guān)資料，電力線路在電信線路上產(chǎn)生的雜音電動勢按下式計算

式中:ω800為將不同頻率的感應(yīng)電壓折算到800 Hz時的角頻率;li為第i接近段長度(km);Ie為等效干擾電流(A);Mi為第i段電力線路和電信線路之間的互感系數(shù)(H/km);K為綜合屏蔽系數(shù)。

由于Ie=IFi，F(xiàn)i為波形因數(shù)，I為負荷電流。通過以上分析，當a相斷線后，b、c相的電流增大18.9%，故可以認為二相輸電線路的負荷電流比三相輸電線路的負荷電流將增大18.9%，因此，當計算二相輸電線路對電信線路的干擾影響時，其計算方法可按三相輸電線路平衡運行的方法進行計算，在此基礎(chǔ)上乘以適當?shù)陌踩禂?shù)(例如1.2)即可作為設(shè)計計算的結(jié)果。

2 互感系數(shù)

2.1 電力線路與電信線路間的互感系數(shù)

電力線路與電信線路間的互感系數(shù)可用下式表示:

平行接近時:

式中:μ0為真空導磁率，為4π×10-7H/m=4π×10－4H/km;σ為大地導電率(S/m);a為接近段等值接近距離(m);b為輸電線路導線對地平均架設(shè)高度(m);c為電信線路對地平均架設(shè)高度(m)。

斜接近

交越段

2.2 平行排列二相導線與電信線之間的互感系數(shù)

由a相負荷電流和c相負荷電流，在電線線路導線上通過感性耦合的縱電動勢為:

式中:lp為接近長度(km);Mat、Mct分別為A、C相導線與電信線路導線之間的互感系數(shù)(H/km);Ia、Ic分別為a、c相導線中負荷電流(A)。

①若Ia與Ic相位相差180°，則設(shè)

將式(11)帶入(10)得

式中:

aa為a相導線與電信線接近段等值接近距離(m);ac為c相導線與電信線接近段等值接近距離(m)。

2.3 垂直排列二相導線與電信之間互感系數(shù)

根據(jù)(7)式、(10)式，有:

式中:ba為a相導線對地平均架設(shè)高度(m);bc為c相導線對地平均架設(shè)高度(m)。

3 縱電動勢

二相輸電線路正常運行時負荷電流通過感性耦合在電信線路導線上感應(yīng)的縱電動勢，如已知負荷電流I，各斜接近長度li，各屏蔽體的屏蔽系數(shù)，則縱電動勢

式中:Mi為二相輸電線路與電信線路之間的互感系數(shù)，可用(13)、(14)式計算;t、r分別為輸電線路側(cè)、電信線路側(cè)屏蔽體50HZ屏蔽系數(shù)(如架空地線、電纜金屬護套等)。

4 結(jié) 論

對于電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路時，無論是單相接地短路、兩相之間短路還是兩相接地短路，只是在短路點出現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不對稱，而其它部分仍然是對稱的。根據(jù)對稱分量法的理論，將這樣的不對稱三相系統(tǒng)分解為正、負、零序系統(tǒng)時，各序系統(tǒng)各自單獨存在。

對于單相斷線的非全相運行系統(tǒng)，用對稱分量法進行分析可知，只在斷路點出現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不對稱，而其它部分仍是對稱的。但其它兩項的電流增大18.9%。

由于供電系統(tǒng)采用的是單相帶回流的供電方式供電，電氣化鐵路的整流裝置產(chǎn)生的諧波將直接影響電力系統(tǒng)的運行，也就是說，諧波將嚴重，對電信線路的等效干擾將增大。

因此，當考慮兩項輸電線路對電信線路的干擾影響時，其計算方法可按三相電力線路平衡運行的方法進行計算，在此基礎(chǔ)上乘以適當?shù)陌踩禂?shù)(例如1.2)即可作為設(shè)計計算的結(jié)果;對于互感系數(shù)，按(13)式、(14)式計算;危險影響按(15)式計算。對于影響標準，可采用目前有關(guān)的規(guī)程規(guī)定。

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