陶祥博

【摘 要】本文主要論述了同塔雙回輸電線路電氣參數(shù)不對(duì)稱會(huì)造成線路電流、電壓不平衡，影響系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與可靠性，介紹了同塔雙回輸電線路電氣不平衡度的分析指標(biāo)與計(jì)算方法，研究了雙回輸電線路不平衡度的改善措施。

【關(guān)鍵詞】同塔雙回輸電線路；電氣不平衡度；改善措施

一、前言

當(dāng)下隨著電力電網(wǎng)的不斷發(fā)展，技術(shù)水平不斷提高，同塔雙回輸電線路的應(yīng)用越來越廣泛，但其暴露的電氣不平衡度問題也直接影響著配電網(wǎng)的穩(wěn)定性及安全性。

二、同塔雙回輸電線路不平衡度

同塔雙回輸電線路具有節(jié)省輸電走廊，增加輸電容量，降低施工成本等優(yōu)點(diǎn)，在電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。在同一塔上的雙回線傳輸線的每個(gè)電路的每個(gè)相和兩個(gè)回路線之間存在復(fù)雜的電磁和靜電耦合關(guān)系。即使單回線是一條均勻移動(dòng)的平衡線，由于導(dǎo)線的排列和相位，雙線也會(huì)被設(shè)置。即使序列排列和換位方向不同，也難以達(dá)到完全對(duì)稱。輸電線路不平衡的三相電流會(huì)增加線路損耗，影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。

因此，研究同塔雙回輸電線路不平衡程度對(duì)線路工程施工和電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響因素和改進(jìn)措施具有重要意義。隨著傳輸環(huán)境越來越復(fù)雜，影響系統(tǒng)三相電流不平衡的因素越來越多。過去，大多數(shù)對(duì)不平衡輸電線路的研究都考慮了線路參數(shù)和負(fù)荷不對(duì)稱等影響因素。但是，實(shí)際電路設(shè)計(jì)應(yīng)主要考慮線路本身造成的不平衡程度。本文假定三相負(fù)載是對(duì)稱的，并著重討論由線參數(shù)不對(duì)稱引起的不平衡傳輸線。通過在同一塔架上建立220kV雙回線交流輸電線路模型，仿真計(jì)算提出了改善同塔雙回輸電線路不平衡的措施，為輸電線路設(shè)計(jì)提供了一定的技術(shù)參考。

（一）電氣不平衡度指標(biāo)

同塔雙回線不平衡參數(shù)可分為電磁不平衡度和靜態(tài)不平衡度。將正序電壓施加到傳輸線的頭部，并將三端短路以確定頭端電流的序列分量。然后通過使用定義可以計(jì)算電磁不平衡。正序電壓施加到線路的頭部，并且端子打開以找到頭端。電流的順序分量，然后計(jì)算靜態(tài)不平衡度。本文考慮到電磁不平衡度和靜電不平衡程度，在線路初始施加正序電壓，通過將三相對(duì)稱負(fù)載連接在線路上，可以得到研究中使用的不平衡度指數(shù)。結(jié)束。為了說明電路之間的耦合對(duì)其電不平衡的影響，分別定義雙回線路每回導(dǎo)線的負(fù)序、零序不平衡度為mI2、mII2和mI0、mII0：

（二）不平衡度計(jì)算方法

目前，采用三相潮流法，電磁暫態(tài)過程法，傳輸矩陣法等方法計(jì)算同塔雙回線路不平衡程度。本文采用PSCAD/EMTDC仿真計(jì)算雙回線路輸電線路不平衡度。通過線路和地線參數(shù)，位置等條件計(jì)算雙回線路的電氣參數(shù)矩陣，根據(jù)線路的傳輸功率和功率因數(shù)計(jì)算負(fù)載阻抗，利用相位對(duì)多導(dǎo)線進(jìn)行解耦模式轉(zhuǎn)換，并通過解波過程獲得傳輸線。通過電壓和電流分配，再通過相序變換公式將頭端電流從相位分量轉(zhuǎn)換為正序分量，負(fù)序零序分量，最后根據(jù)雙回線傳輸線路不平衡度的定義進(jìn)行計(jì)算。

三、不平衡度改善措施

本文所研究的同塔雙回輸電線路不平衡的措施應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程的具體情況進(jìn)行選擇。塔式選型主要在輸電線路的設(shè)計(jì)階段進(jìn)行。蝴蝶型一般用于大跨度塔架；傘塔和鼓塔在電磁環(huán)境中幾乎沒有區(qū)別，但傘塔比鼓塔有更好的防雷性能。因此，在滿足防雷性能的前提下，鼓式塔架最好能減少不平衡。導(dǎo)線換位可以顯著減少同一塔架上的雙回線路不平衡。

但設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，輸電線路的完整換位會(huì)在一定程度上降低線路的機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度，增加施工和運(yùn)營(yíng)成本。在實(shí)際工程中，應(yīng)考慮長(zhǎng)度超過100km的輸電線路換位。調(diào)整雙回線路的背靠背距離對(duì)負(fù)序不平衡具有重要影響，特別是對(duì)于傳輸通道的狹窄區(qū)域。在輸電線路的設(shè)計(jì)階段，緊湊的輸電線路可以用來壓縮背靠背的距離，這不僅節(jié)省了輸電走廊，還減少了負(fù)序不平衡。對(duì)于現(xiàn)有的非更換架空線，考慮到項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用和經(jīng)濟(jì)性，不宜采用轉(zhuǎn)換塔架結(jié)構(gòu)和導(dǎo)體換位等方法來限制線路參數(shù)的不對(duì)稱性。

優(yōu)化導(dǎo)線相序布置不僅能有效改善同塔雙回線路的不對(duì)稱性，而且具有良好的經(jīng)濟(jì)性和可操作性。這是限制同塔雙回輸電線路不平衡電流的重要措施之一。通過合理配置電容器來補(bǔ)償線路參數(shù)，可以從根本上抑制不平衡問題。對(duì)于同一塔上的四回路和多回路傳輸線，導(dǎo)體的換位結(jié)構(gòu)復(fù)雜。如采用優(yōu)化相序布置，導(dǎo)線位置調(diào)整等措施，不平衡度仍難以達(dá)到要求，補(bǔ)償電路的非對(duì)稱參數(shù)可通過配置補(bǔ)償電容。進(jìn)一步減少不平衡的程度。

1.雙回輸電線路采用鼓式塔式。負(fù)序與零序之間的不平衡最小，其次是傘型塔，蝴蝶型塔最不平衡。塔型對(duì)零序不等程度的影響非常明顯，對(duì)負(fù)序不平衡度的影響相對(duì)較小。

2.導(dǎo)線的相序排列是影響不平衡程度的重要因素。在同一相序中，不平衡程度最大，異相序列次之，反相序列最小。相序排列對(duì)不平衡度的影響大于零序不平衡度。

3.對(duì)于單個(gè)整循環(huán)換位，逆相序反向換位的不平衡度最小，異相序同向換位和同相序同向換位次之，異相序反向換位的不平衡度最大。對(duì)于2個(gè)整循環(huán)換位，換位方式l/6-l/6-l/3-l/6-l/6的不平衡度明顯小于換位方式l/6-l/6-l/6-l/6-l/6-l/6，且可以減少換位次數(shù)。

4.同一塔架上的雙回線傳輸線的背靠背距離會(huì)影響回路之間的電磁耦合，進(jìn)而影響負(fù)序和零序不平衡。隨著背靠背距離的減小，負(fù)序不平衡度明顯減小，零序不平衡度略有增加。減少雙回路傳輸線的背靠背距離，并使用緊湊型傳輸線來減少負(fù)序不平衡。

5.電容補(bǔ)償傳輸線參數(shù)矩陣中的元素可以靈活調(diào)整。通過確定合理的補(bǔ)償容量，可以有效提高線路參數(shù)不對(duì)稱引起的負(fù)序電流不平衡。隨著傳輸線長(zhǎng)度的增加，電容器補(bǔ)償會(huì)逐漸增加負(fù)序不平衡度的改善程度。

四、結(jié)束語

改善同塔雙回線三相電流不平衡度的措施，主要從相序排列方式、桿塔型號(hào)、整循環(huán)環(huán)位等方面著手。雙回輸電線路采用鼓型桿塔，其不平衡度最小，傘型桿塔次之，蝴蝶型桿塔的不平衡度最大。塔型對(duì)不平衡度影響非常明顯。導(dǎo)線相序排列方式是影響不平衡度的重要因素。同相序排列時(shí)不平衡度最大，異相序次之，逆相序最小。整循環(huán)換位次數(shù)也對(duì)不平衡度的有影響，建立在設(shè)計(jì)是應(yīng)適當(dāng)考慮線路的整循環(huán)換位次數(shù)。

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