特高壓輸電線(xiàn)路工頻參數(shù)測(cè)試干擾水平的計(jì)算與測(cè)量

張青青，韋景，張巖，王慶玉，張高峰

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南250003；2.國(guó)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(xiàn)路工頻參數(shù)測(cè)試干擾水平的計(jì)算與測(cè)量

張青青1，韋景2，張巖1，王慶玉1，張高峰1

（1.國(guó)網(wǎng)山東省電力公司電力科學(xué)研究院，濟(jì)南250003；2.國(guó)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(xiàn)路工頻參數(shù)測(cè)試干擾產(chǎn)生的機(jī)理，應(yīng)用電磁暫態(tài)仿真軟件EMTP對(duì)廊坊—泉城特高壓輸電線(xiàn)路工頻參數(shù)測(cè)試的干擾水平進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)實(shí)測(cè)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(xiàn)路工頻參數(shù)測(cè)試方案制定提供理論指導(dǎo)，保障該線(xiàn)路工頻參數(shù)測(cè)試人員及設(shè)備的安全，避免陪停鄰近線(xiàn)路帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

特高壓；輸電線(xiàn)路；工頻參數(shù)測(cè)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(xiàn)路走廊日益緊湊，輸電線(xiàn)路同走廊架設(shè)、并行、跨越架設(shè)的情況越來(lái)越多。不同電壓等級(jí)輸電線(xiàn)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(lái)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(chǎng)作業(yè)人員及設(shè)備的安全。因此，為保障特高壓輸電線(xiàn)路工頻參數(shù)測(cè)試人員及測(cè)試儀器的安全，制定科學(xué)的輸電線(xiàn)路工頻參數(shù)測(cè)試方案，確定是否需要鄰近線(xiàn)路陪停，必須首先了解現(xiàn)場(chǎng)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(duì)1 000 kV廊坊—泉城特高壓輸電線(xiàn)路干擾水平進(jìn)行仿真計(jì)算，并通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了該仿真計(jì)算方法的正確性。

1 輸電線(xiàn)路工頻參數(shù)測(cè)試干擾機(jī)理

輸電線(xiàn)路工頻參數(shù)測(cè)試易受干擾的種類(lèi)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(xiàn)路兩端接地開(kāi)關(guān)均不接地的情況下，由運(yùn)行線(xiàn)路對(duì)受試輸電線(xiàn)路的電容，受試輸電線(xiàn)路對(duì)大地的電容分壓產(chǎn)生。以受試輸電線(xiàn)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(xiàn)路開(kāi)關(guān)一端接地，由運(yùn)行線(xiàn)路電流產(chǎn)生磁通匝鏈進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。以受試輸電線(xiàn)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(xiàn)路接地開(kāi)關(guān)一端接地，靜電感應(yīng)電流即為從運(yùn)行線(xiàn)路與受試線(xiàn)路間的電容經(jīng)受試線(xiàn)路流入大地產(chǎn)生的電流。以受試輸電線(xiàn)路a相為例，開(kāi)合靜電感應(yīng)電流示意見(jiàn)圖3。操作接地開(kāi)關(guān)閉合，受試線(xiàn)路上流過(guò)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(xiàn)路兩端接地開(kāi)關(guān)均接地，電磁感應(yīng)電流即為由運(yùn)行線(xiàn)路在受試線(xiàn)路上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)引起的環(huán)流。以受試輸電線(xiàn)路a相為例，開(kāi)合電磁感應(yīng)電流示意見(jiàn)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(xiàn)路基本信息

廊坊—泉城特高壓輸電線(xiàn)路全長(zhǎng)約372 km，途徑北京、天津、河北、山東4個(gè)省市，沿線(xiàn)地理環(huán)境、線(xiàn)路跨越、并行工況復(fù)雜，且線(xiàn)路非全線(xiàn)同塔雙回，換位繁多，使得本條輸電線(xiàn)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(xiàn)路相序布置及換位如圖5所示。

廊坊—泉城特高壓輸電線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)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(xiàn)采用JLB20A－185鋁包鋼絞線(xiàn)，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(xiàn)采用JLB20A－170鋁包鋼絞線(xiàn)，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(xiàn)路相序布置及換位

2.2 輸電線(xiàn)路模型搭建

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

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

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

廊坊—泉城特高壓輸電線(xiàn)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(xiàn)路干擾水平仿真計(jì)算模型

鄰近線(xiàn)路實(shí)際運(yùn)行工況的模擬方法如下：鄰近輸電線(xiàn)路線(xiàn)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(mǎn)足。

輸電線(xiàn)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(xiàn)路沿線(xiàn)土壤電阻率、輸電線(xiàn)路架設(shè)方式、輸電線(xiàn)路相序、運(yùn)行線(xiàn)路與感應(yīng)線(xiàn)路的并行間距號(hào)4個(gè)因素確定輸電線(xiàn)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(xiàn)路輸送功率的模擬。通常并行運(yùn)行線(xiàn)路模型以實(shí)際線(xiàn)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(xiàn)路跨越較大，低電壓等級(jí)并行線(xiàn)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(xiàn)路兩端同時(shí)施加電壓源模擬。

3）鄰近跨越線(xiàn)路因交叉角較大，不考慮其對(duì)本特高壓輸電線(xiàn)路干擾的影響［5］。

3 干擾水平計(jì)算與實(shí)測(cè)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(xiàn)路兩端開(kāi)路，仿真計(jì)算靜電感應(yīng)電壓Us；將特高壓輸電線(xiàn)路一端接地，一端開(kāi)路，仿真計(jì)算電磁感應(yīng)電壓Uem；將特高壓輸電線(xiàn)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(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 廊坊—泉城特高壓輸電線(xiàn)路干擾水平計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果比對(duì)

通過(guò)表1可以看出，仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果有很好的一致性，誤差較小，能很好地滿(mǎn)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(xiàn)路對(duì)本條線(xiàn)路干擾水平影響較小，未考慮；2）運(yùn)行線(xiàn)路與本條線(xiàn)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(xiàn)路功率取了輸送功率波動(dòng)范圍內(nèi)的較大值。

4 結(jié)語(yǔ)

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

通過(guò)仿真計(jì)算結(jié)果可以看出，本特高壓輸電線(xiàn)路的干擾電壓小于1 kV，干擾電流很小，不需要鄰近線(xiàn)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(xiàn)路工頻參數(shù)測(cè)試前陪停方案的制定，避免了鄰近線(xiàn)路陪停帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，測(cè)試人員根據(jù)計(jì)算的干擾水平大小，配備了相應(yīng)的測(cè)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(xiàn)路工頻參數(shù)測(cè)試人員的安全及測(cè)試工作的順利開(kāi)展。

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

［1］郭志紅，姚金霞，程學(xué)啟，等.500 kV同塔雙回線(xiàn)路感應(yīng)電壓、電流計(jì)算及實(shí)測(cè)［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(guó)水利水電出版社，2012.

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

［4］鄒林.輸電線(xiàn)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(guó)平，等.鄰近線(xiàn)路對(duì)皖電東送特高壓線(xiàn)路工頻參數(shù)測(cè)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(xiàn)路參數(shù)測(cè)試方面的工作。