500kV垂直排列双回紧凑型输电线路电磁感应计算

引言

随着社会经济的飞速发展,社会各行业发展所需的土地资源,如高速公路、铁路、机场、产业园、房地产等项目的用地需求亦在快速增加:随着人们生活水平的提高,政府及公众环保意识逐渐增强,众多自然保护区、风景名胜区、生态红线的出现也使得输电线路路径选择越发困难。因此,如何提高输电线路单位走廊的输送容量,以相对较少的土地资源满足社会日益增长的电能需求,是当前电网发展所急需解决的问题。

目前国内部分电网采用上下布置的紧凑型输电线路方案,两回导线均为倒三角布置、回路间上下垂直布置,导线相间距离缩小,但压缩导线相间距离及双回导线垂直布置后须对线路回路间电磁感应进行计算,确保线路设备及人身安全。因此,本文特针对500kV垂直排列双回紧凑型输电线路回路间的电磁感应进行研究。

1计算模型

本文研究以500kV垂直排列双回紧凑型线路为例,导线采用4×JL/G2A-720/50钢芯铝绞线,分裂间距500mm,地线采用JLB35-150铝包钢绞线,平均土壤电阻率取500Q·m,运行电压取525kV,正常输送容量2260MVA(经济电流密度0.9A/mm2),环境温度35℃,风速0.5m/s,太阳辐射功率密度1000w/m2。垂直排列双回紧缩型输电线路空间模型如图1所示,两相导线水平距离为7.5m,上下层导线间距6.5m,呈倒三角布置,回路间层间距离18.6m。

对超高压输电线路不对称问题的理论计算方面,在工程应用中比较实用的有两种方法:手册方法和仿真方法。手册方法属于序分量法,计算过程相对简单,但只适用于单回路,对本文研究的双回路不适用:仿真方法则应用电磁暂态计算程序如ATP/EMTP、PsCAD/EMTDC等软件对输电线路进行仿真计算,在计算过程中可以考虑诸多因素,如相序排列方式、双回路、多回路、换位等的影响,计算结果更为准确也更为合理。因此,本文采用平台开放的ATP/EMTP软件仿真计算新型紧凑型线路的电磁感应特性。

本文关注的是输电线路的电磁感应,因此计算中不考虑整个输电网络的影响,按照一端电源、一端负荷建模,如图2所示。

等效负载阻抗值根据系统电压、传输功率和功率因数来计算,为了反映线路的不平衡,采用对称三相负载。由于分析线路的电压、电流不平衡度属于稳态分析范畴,因此线路模型采用分布式"PI"模型。

3感应电压的分类

同塔双回路线路当一个回路出现事故或运行需要进行停电检修时,由于回路间的耦合作用,正常运行的回路会在停运回路上产生感应电压。为满足安全需要,检修回路通常需要接地。根据线路两端接地刀闸的开合情况,主要可分为以下四种工况:

(1)检修回路两端刀闸不接地,这时运行回路在检修回路上产生静电感应电压:

(2)检修回路一端刀闸接地,运行回路在检修回路接地点上产生静电感应电流:

(3)检修回路一端刀闸接地,运行回路在检修回路非接地点处产生电磁感应电压:

(4)检修回路两端刀闸接地,运行回路在检修回路接地点上产生电磁感应电流。

4不换位线路的感应电压、感应电流的计算

本节计算线路长度100km、200km时不换位情况下的感应电压、电流,计算以下两种情况:

(1)运行回路电压1.1U,运行电流为经济电流:

(2)运行回路电压1.05U,运行电流为N-1条件下的电流。经计算,500kV垂直排列双回紧凑型线路长度为100km不换位时,其最大静电感应为36.8kV,电磁感应电流最大值为138.7A:线路长度为200km不换位时,其最大静电感应为37.1kV,电磁感应电流最大值为146A。在变电站端接地刀闸选型和线路施工、检修时应注意采取相应的保护措施。

5结语

本文利用ATP/EMTP软件计算分析了垂直排列双回紧凑型线路的回路间感应电压和感应电流。计算结果表明,500kV垂直排列双回紧凑型线路长度为100km不换位时,其最大静电感应为36.8kV,电磁感应电流最大值为138.7A:线路长度为200km不换位时,其最大静电感应为37.1kV,电磁感应电流最大值为146A。在变电站端接地刀闸选型和线路施工、检修时应注意采取相应的保护措施。