張青青，韋景，張巖，王慶玉，張高峰

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南250003；2.國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)寧供電公司，山東濟(jì)寧272023）

特高壓輸電線路工頻參數(shù)測試干擾水平的計(jì)算與測量

張青青1，韋景2，張巖1，王慶玉1，張高峰1

（1.國網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南250003；2.國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)寧供電公司，山東濟(jì)寧272023）

分析輸電線路工頻參數(shù)測試干擾產(chǎn)生的機(jī)理，應(yīng)用電磁暫態(tài)仿真軟件EMTP對廊坊—泉城特高壓輸電線路工頻參數(shù)測試的干擾水平進(jìn)行計(jì)算，并通過實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證仿真計(jì)算方法的正確性。為特高壓輸電線路工頻參數(shù)測試方案制定提供理論指導(dǎo)，保障該線路工頻參數(shù)測試人員及設(shè)備的安全，避免陪停鄰近線路帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

特高壓；輸電線路；工頻參數(shù)測試；干擾水平

0 引言

隨著超高壓、特高壓的建設(shè)與發(fā)展，輸電線路走廊日益緊湊，輸電線路同走廊架設(shè)、并行、跨越架設(shè)的情況越來越多。不同電壓等級輸電線路間相互耦合，干擾水平（電磁感應(yīng)及靜電感應(yīng)電壓、電流水平）越來越高，靜電感應(yīng)電壓可高達(dá)10~100 kV［1］，感應(yīng)電流可高達(dá)10~100 A，嚴(yán)重威脅現(xiàn)場作業(yè)人員及設(shè)備的安全。因此，為保障特高壓輸電線路工頻參數(shù)測試人員及測試儀器的安全，制定科學(xué)的輸電線路工頻參數(shù)測試方案，確定是否需要鄰近線路陪停，必須首先了解現(xiàn)場作業(yè)前干擾水平大小。

應(yīng)用電磁暫態(tài)仿真軟件EMTP［2］對1 000 kV廊坊—泉城特高壓輸電線路干擾水平進(jìn)行仿真計(jì)算，并通過與現(xiàn)場測試結(jié)果對比，驗(yàn)證了該仿真計(jì)算方法的正確性。

1 輸電線路工頻參數(shù)測試干擾機(jī)理

輸電線路工頻參數(shù)測試易受干擾的種類主要包括靜電感應(yīng)電壓、電磁感應(yīng)電壓、靜電感應(yīng)電流、電磁感應(yīng)電流［3］。

1.1 靜電感應(yīng)電壓

靜電感應(yīng)電壓在受試輸電線路兩端接地開關(guān)均不接地的情況下，由運(yùn)行線路對受試輸電線路的電容，受試輸電線路對大地的電容分壓產(chǎn)生。以受試輸電線路a相為例，靜電感應(yīng)電壓產(chǎn)生機(jī)理［4］如圖1所示。

1.2 電磁感應(yīng)電壓

電磁感應(yīng)電壓在受試線路開關(guān)一端接地，由運(yùn)行線路電流產(chǎn)生磁通匝鏈進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。以受試輸電線路a相為例，電磁感應(yīng)電壓產(chǎn)生機(jī)理如圖2所示。

圖1 靜電感應(yīng)電壓產(chǎn)生機(jī)理示意

圖2 電磁感應(yīng)電壓產(chǎn)生機(jī)理示意

1.3 靜電感應(yīng)電流

受試線路接地開關(guān)一端接地，靜電感應(yīng)電流即為從運(yùn)行線路與受試線路間的電容經(jīng)受試線路流入大地產(chǎn)生的電流。以受試輸電線路a相為例，開合靜電感應(yīng)電流示意見圖3。操作接地開關(guān)閉合，受試線路上流過的電流即為靜電感應(yīng)電流。

圖3 靜電感應(yīng)電流產(chǎn)生機(jī)理示意

1.4 電磁感應(yīng)電流

受試線路兩端接地開關(guān)均接地，電磁感應(yīng)電流即為由運(yùn)行線路在受試線路上的感應(yīng)電動(dòng)勢引起的環(huán)流。以受試輸電線路a相為例，開合電磁感應(yīng)電流示意見圖4。

圖4 電磁感應(yīng)電流產(chǎn)生機(jī)理示意

2 計(jì)算模型

2.1 輸電線路基本信息

廊坊—泉城特高壓輸電線路全長約372 km，途徑北京、天津、河北、山東4個(gè)省市，沿線地理環(huán)境、線路跨越、并行工況復(fù)雜，且線路非全線同塔雙回，換位繁多，使得本條輸電線路建模仿真數(shù)據(jù)量大，各項(xiàng)數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系分析難度大。廊坊—泉城特高壓輸電線路相序布置及換位如圖5所示。

廊坊—泉城特高壓輸電線路導(dǎo)線型號為8×JL1／G1A－630／45，分裂間距400mm，直流電阻0.0455Ω／km。雙回路普通地線采用JLB20A－185鋁包鋼絞線，直流電阻0.470 4 Ω／km。OPGW采用OPGW－185，直流電阻0.468 Ω／km。單回路普通地線采用JLB20A－170鋁包鋼絞線，直流電阻0.498 Ω／km，OPGW采用OPGW－170，直流電阻0.496 Ω／km。土壤電阻率分布在3.14～127.23 Ω·m。

圖5 廊坊—泉城特高壓輸電線路相序布置及換位

2.2 輸電線路模型搭建

綜合考慮輸電線路沿線地理環(huán)境、相序、塔形、導(dǎo)線架設(shè)方式、土壤電阻率、并行運(yùn)行線路等因素，在ATP-EMTP中搭建廊坊—泉城特高壓輸電線路模型。

其中廊坊—泉城特高壓輸電線路影響較大的并行線路為500 kV驊靜線與220 kV石武線、屈豆線、石豆線，由于220 kV石武線、屈豆線、石豆線與本特高壓輸電線路距離較遠(yuǎn)，且電壓等級相對較低，仿真計(jì)算中未考慮其對干擾水平的影響［5］。

500 kV驊靜線（原500 kV滄東-板橋線）N36～N78段與1 000 kV北京東—濟(jì)南特高壓輸電線路7L60～7S95段并行，并行間距83～385 m，并行長度19.2 km，驊靜線Ⅰ回線路運(yùn)行功率為290～320 MVA，驊靜線Ⅱ回線路運(yùn)行功率為240～270 MVA。

廊坊—泉城特高壓輸電線路干擾水平計(jì)算仿真模型如圖6所示。

圖6 廊坊—泉城特高壓輸電線路干擾水平仿真計(jì)算模型

鄰近線路實(shí)際運(yùn)行工況的模擬方法如下：鄰近輸電線路線電壓U，三相輸送功率為S=P+jQ；則等效相電壓峰值為；等效負(fù)荷阻抗為Z=R+jX，R為等效電阻，X為等效電抗，且滿足。

輸電線路模型搭建關(guān)鍵點(diǎn)包括：

1）模型分段設(shè)計(jì)。根據(jù)輸電線路沿線土壤電阻率、輸電線路架設(shè)方式、輸電線路相序、運(yùn)行線路與感應(yīng)線路的并行間距號4個(gè)因素確定輸電線路模型分段點(diǎn)。4個(gè)因素為與的關(guān)系，若4個(gè)因素同時(shí)一致，則在一個(gè)設(shè)計(jì)段中。

2）鄰近線路輸送功率的模擬。通常并行運(yùn)行線路模型以實(shí)際線路運(yùn)行潮流與端電壓進(jìn)行模擬［2］。但由于特高壓輸電線路跨越較大，低電壓等級并行線路實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)不易獲取，而靜電感應(yīng)電壓又遠(yuǎn)大于電磁感應(yīng)電壓，工程中可以在并行線路兩端同時(shí)施加電壓源模擬。

3）鄰近跨越線路因交叉角較大，不考慮其對本特高壓輸電線路干擾的影響［5］。

3 干擾水平計(jì)算與實(shí)測結(jié)果

依據(jù)圖6所示的仿真計(jì)算模型，將特高壓輸電線路兩端開路，仿真計(jì)算靜電感應(yīng)電壓Us；將特高壓輸電線路一端接地，一端開路，仿真計(jì)算電磁感應(yīng)電壓Uem；將特高壓輸電線路兩端接地，計(jì)算接地感應(yīng)電流I。ATP-EMTP仿真計(jì)算與現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果見表1。

表1 廊坊—泉城特高壓輸電線路干擾水平計(jì)算與實(shí)測結(jié)果比對

通過表1可以看出，仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)測結(jié)果有很好的一致性，誤差較小，能很好地滿足工程需求。產(chǎn)生誤差的主要因素為：1）計(jì)算中認(rèn)為220 kV及以下并行運(yùn)行線路對本條線路干擾水平影響較小，未考慮；2）運(yùn)行線路與本條線路并行間距不是一個(gè)定值，計(jì)算中取設(shè)計(jì)資料的加權(quán)平均值，與實(shí)際情況有一定的出入；3）并行線路功率取了輸送功率波動(dòng)范圍內(nèi)的較大值。

4 結(jié)語

通過應(yīng)用ATP-EMTP電磁暫態(tài)仿真軟件對1 000 kV廊坊—泉城特高壓輸電線路工頻參數(shù)測試干擾水平進(jìn)行了計(jì)算，并與現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果進(jìn)行了對比分析，二者具有很好的一致性。

通過仿真計(jì)算結(jié)果可以看出，本特高壓輸電線路的干擾電壓小于1 kV，干擾電流很小，不需要鄰近線路陪停。此計(jì)算結(jié)果很好地應(yīng)用于指導(dǎo)1 000 kV廊坊—泉城特高壓輸電線路工頻參數(shù)測試前陪停方案的制定，避免了鄰近線路陪停帶來的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，測試人員根據(jù)計(jì)算的干擾水平大小，配備了相應(yīng)的測試設(shè)備，制定了相應(yīng)的抗干擾措施和安全措施，保障了特高壓輸電線路工頻參數(shù)測試人員的安全及測試工作的順利開展。

特高壓輸電線路工頻參數(shù)測試干擾水平計(jì)算需綜合考慮輸電線路設(shè)計(jì)參數(shù)、沿線地理環(huán)境、氣候、土壤電阻率、并行線路運(yùn)行數(shù)據(jù)、并行長度、并行間距等參數(shù)，才能確保計(jì)算值滿足工程需求。

［1］郭志紅，姚金霞，程學(xué)啟，等.500 kV同塔雙回線路感應(yīng)電壓、電流計(jì)算及實(shí)測［J］.高電壓技術(shù)，2006，32（5）：11-14，50.

［2］吳文輝，曹祥麟.電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)計(jì)算與EMTP應(yīng)用［M］.北京：中國水利水電出版社，2012.

［3］王艷杰.500 kV同塔雙回輸電線路感應(yīng)電壓電流仿真試驗(yàn)研究［D］.沈陽：沈陽工業(yè)大學(xué)，2008.

［4］鄒林.輸電線路電氣參數(shù)計(jì)算軟件的研究［D］.武漢：華中科技大學(xué)，2008.

［5］王少華，胡文堂，鄒國平，等.鄰近線路對皖電東送特高壓線路工頻參數(shù)測試的影響［J］，電網(wǎng)技術(shù)，2014，38（5）：1 163-1 168.

Interference Level Calculation and Measurement of UHV Transmission Line Frequency Parameters Test

ZHANG Qingqing1，WEI Jing2，ZHANG Yan1，WANG Qingyu1，ZHANG Gaofeng1
（1.State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China；2.State Grid Jining Power Supply Company，Jining 272023，China）

The mechanism of power line parameter test interference of transmission line is analyzed,and through the electrical transient analyzer program(EMAP),the interference level of the power-frequency parameter measurement of Langfang-Quancheng UHV transmission line is calculated.The calculation method is proved to be accurate by practical measurements. Calculation results can provide a theoretical guidance for power-frequency parameters measurement scheme and guarantee the safety of personnel and equipment.At the same time,the economic loss caused by adjacent transmission line power failure is avoided.

UHV;transmission line;power-frequency parameters measurement;interference level

TM75

A

1007－9904（2016）12－0012－03

2016-08-16

張青青（1984），女，工程師，主要從事電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督及線路參數(shù)測試方面的工作。