雙回輸電線路零序阻抗的測量分析

吳尊東，朱 旭，席思慶，徐 健

（金華電業(yè)局， 浙江 金華 321000）

輸電線路零序阻抗是電力系統(tǒng)繼電保護整定計算中的重要參數(shù)，其準確性將直接影響電力系統(tǒng)運行方式計算和繼電保護定值計算的正確性。雖然零序阻抗參數(shù)可以通過計算求得，但實際情況要比計算采用的假設條件復雜得多，計算值很難保證其準確性。因而在線路投運前要對零序阻抗進行現(xiàn)場測量，而雙回輸電線路不同的運行方式將對零序阻抗測試值產(chǎn)生較大影響[1-4]。本文針對雙回輸電線路零序阻抗的測量進行分析。

1 雙回輸電線路零序阻抗的理論分析

設Ⅰ回、Ⅱ回線路為同塔平行架設的雙回輸電線路，當Ⅱ回線路處于不同的運行狀態(tài)時，Ⅰ

回線路零序阻抗測試值將受到不同的影響[5]。

1.1 Ⅱ回線處于兩端接地狀態(tài)

試驗接線如圖1所示，設Ⅰ、Ⅱ回輸電線路的自阻抗分別為ZI0、ZII0，避雷線G1、G2的自阻抗分別為ZG1、ZG2，Ⅰ、Ⅱ回線路間的互感阻抗為MIII，Ⅰ回輸電線路與避雷線G1、G2間的互感阻抗為 MIG1、 MIG2，Ⅱ回輸電線路與避雷線 G1、 G2間的互感阻抗為MIIG1、MIIG2，避雷線 G1、G2間的互感阻抗為MG1G2，Ⅰ回輸電線路的零序測試電流為Ⅱ回輸電線路的感應電流為避雷線G1、G2的感應電流分別為由此可以列出以下方程組[6]：

圖1 Ⅱ回輸電線路處于兩端接地狀態(tài)下的試驗接線圖

可以列出矩陣方程：

由于Ⅰ、Ⅱ回線路為對稱的雙回路線路，則ZI0＝ZII0，MIG1＝MIIG2，MIG2＝MIIG1， ZG1＝ZG2。 矩陣方程（2）可變換成：

求解矩陣方程（3），就可以得到Ⅰ回線路的零序阻抗Z0。

從式（4）看出， 只要算出 ZI0、 ZG1、 MIII、 MIG1、MIG2、 MG1G2， 即可得到零序阻抗 Z0。

其中Ⅰ回輸電線路的零序自阻抗為ZI0：

避雷線的零序自阻抗ZG1為∶

I、II回輸電線路的互感阻抗MIII為：

式中：r1為導線的直流電阻；rg為大地電阻，rg＝π2f×10-4Ω/km， 當電流頻率 f為 50 Hz時，rg≈0.05 Ω/km；Dg為假想導線的等值深度，Dg＝為大地電阻率，一般計算時Dg取平均值，Dg＝1 000 m；DIII為Ⅰ回與Ⅱ回線路間的幾何均距；DIG1為Ⅰ回線路與避雷線G1間的幾何均距；DIG2為Ⅰ回線路與避雷線G2間的幾何均距；DG1G2為避雷線G1與G2間的幾何均距。

1.2 Ⅱ回線處于兩端開路或一端開路一端接地狀態(tài)

Ⅱ回線處于兩端開路或一端開路一端接地狀態(tài)時，Ⅱ回線路上沒有感應電流，由此可以列出以下方程組[6]：

求解矩陣方程（6）可得：

從以上理論計算分析可以看出，當Ⅱ回輸電線路處于兩端開路或一端開路一端接地狀態(tài)時，Ⅱ回線路上沒有感應電流，而Ⅱ回輸電線路處于兩端接地狀態(tài)時，Ⅱ回線路中將產(chǎn)生感應電流，對Ⅰ回線路上的磁通起到消磁作用，導致零序阻抗值變小。

2 實例驗證

對某110 kV同塔平行架設的雙回線路進行測試，其中Ⅰ回為下乾1571線，Ⅱ回為備用線路。下乾1571線路全長17.682 km，全線共有33基鐵塔，SZA32型14基，SZA33型11基，SJA31型8基，線路參數(shù)見表1。

L1、 Dm1， L2、 Dm2， L3、 Dm3分 別 為 SZA32，SZA33，SJA31塔型導線長度和幾何均距。

根據(jù)Ⅰ、Ⅱ回線路之間的幾何均距為DIII=因而可以算出下乾1571和備用線路間的幾何均距：

同理可以求出：

DIG1=DIIG2=7.099 m

DIG2=DIIG1=11.272 m

DG1G2=8.33 m

ZI0=0.246 1+j1.395 8 Ω/km

MIII=0.15+j0.890 3 Ω/km

ZG1=ZG2=3.432 3+j2.329 9 Ω/km

MIG1=MIIG2=0.05+j0.310 9 Ω/km

MIG2=MIIG1=0.05+j0.281 8 Ω/km

MG1G2=0.05+j0.300 8 Ω/km

當備用線路處于開路或一端接地狀態(tài)時，可計算零序阻抗為：

Z0′=0.314 5+j1.302 8 Ω /km

Z0=Z0′L=5.561+j23.036 Ω

當備用線路處于兩端接地狀態(tài)時，可計算零序阻抗為：

Z0′=0.165 9+j0.827 5 Ω /km

Z0=Z0′L=2.933 6+j14.633 Ω

利用理論計算數(shù)據(jù)對現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)進行驗證。當備用線路處于開路或一端接地狀態(tài)，下乾1571線的零序阻抗測試數(shù)據(jù)見表2；當備用線路處于兩端接地狀態(tài)，下乾1571線的零序阻抗測試數(shù)據(jù)見表3。

表2 下乾1571線路零序阻抗測試數(shù)據(jù)（備用線路處于開路或一端接地）

表3 下乾1571線路零序阻抗測試數(shù)據(jù)（備用線路處于兩端接地狀態(tài)）

從表2、表3的測試數(shù)據(jù)可以看出，備用線路的狀態(tài)對下乾1571線零序阻抗的影響很大，當備用線路從兩端開路或一端接地一端開路狀態(tài)變?yōu)閮啥私拥貢r，下乾1571線的零序電阻從5.454 Ω 降為 2.690 Ω， 零序電抗從 22.875 Ω 降為14.15 Ω，可見備用線路的消磁作用相當明顯。下乾1571線的零序阻抗現(xiàn)場測試結(jié)果也表明了理論分析的正確性。

3 結(jié)論

（1）對雙回輸電線路而言，Ⅱ回線路的狀態(tài)將對Ⅰ回線路的零序阻抗測試值產(chǎn)生較大影響。當Ⅱ回線路處于兩端開路或一端開路一端接地狀態(tài)時，由于Ⅱ回線路中沒有感應電流，零序阻抗測試值與單回路時的零序阻抗相等；而當Ⅱ回線路處于兩端接地狀態(tài)時，由于Ⅱ回線路中感應電流的消磁作用，零序阻抗將變小。

（2）如果平行架設線路回數(shù)較多，如平行架設四回路桿塔，對其中一回線路進行零序阻抗測量，其它回線路均兩端接地狀態(tài)，感應電流的消磁作用將更加明顯，零序阻抗將更小。

表1 下乾1571線路與備用線路的參數(shù)m

（3）桿塔結(jié)構(gòu)尺寸對零序阻抗也有影響，避雷線、平行架設的線路與被測線路間的幾何均距越小，消磁作用越明顯，零序阻抗將更小。

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