1 000 kV皖南—浙北特高壓同塔雙回線路工頻參數(shù)仿真計算

王少華，鄒國平，胡文堂，吳尊東，劉江明

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；2.國網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江金華321000；3.國網(wǎng)浙江省電力公司檢修公司，杭州311232）

浙江電力學(xué)會青工獲獎?wù)撐?/p>

1 000 kV皖南—浙北特高壓同塔雙回線路工頻參數(shù)仿真計算

王少華1，鄒國平1，胡文堂1，吳尊東2，劉江明3

（1.國網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；2.國網(wǎng)浙江省電力公司金華供電公司，浙江金華321000；3.國網(wǎng)浙江省電力公司檢修公司，杭州311232）

特高壓同塔雙回線路工頻參數(shù)仿真計算是編制線路參數(shù)現(xiàn)場測試計算書以及系統(tǒng)調(diào)試的重要基礎(chǔ)，介紹了同塔雙回線路工頻序參數(shù)的計算方法，結(jié)合世界首條1 000 kV同塔雙回交流特高壓線路全線的換位方式提出了相參數(shù)計算方法，基于特高壓線路基本參數(shù)，對皖南-浙北段特高壓同塔雙回線路工頻參數(shù)進行了仿真計算，為1 000 kV同塔雙回線路參數(shù)現(xiàn)場測試提供了重要參考數(shù)據(jù)。

特高壓；同塔雙回；工頻參數(shù)；仿真計算

0 引言

隨著用電負荷的快速增長及輸電規(guī)模的不斷擴大，我國在跨?。▍^(qū)）500 kV電網(wǎng)之上將逐步形成遠距離、大規(guī)模、低損耗為特征的特高壓骨干網(wǎng)絡(luò)[1]。隨著特高壓交/直流輸電工程建設(shè)的不斷推進，超、特高壓交/直流輸電線路數(shù)量的不斷增多，尤其是華東地區(qū)輸電線路走廊日益緊張；為盡可能節(jié)省線路走廊、縮小拆遷范圍，近年來，提出了超、特高壓交/直流輸電線路多回并行架設(shè)的輸電方式[2]。皖電東送淮南至上海特高壓交流示范工程線路是世界首條1 000 kV同塔雙回交流輸電線路。

準確的輸電線路參數(shù)是正確進行潮流、故障分析、網(wǎng)損和繼電保護整定等電力系統(tǒng)計算的基礎(chǔ)[3-6]。由于皖電東送特高壓線路鄰近或跨越多條特高壓、超高壓直流與超高壓交流線路，鄰近線路會在測試線路上產(chǎn)生強烈的干擾電壓和感應(yīng)電流，影響線路參數(shù)測試的準確性以及測試人員、設(shè)備的安全[7-12]。因此，在進行線路參數(shù)測試之前，需要進行線路參數(shù)理論計算并在此基礎(chǔ)上編制詳細的試驗計算書[13]。

為了對皖電東送工程中1 000 kV皖南至浙北2×153 km特高壓同塔雙回線路的工頻參數(shù)進行仿真計算，首先介紹同塔雙回線路工頻序參數(shù)的計算方法，然后結(jié)合皖電東送1 000 kV交流特高壓線路全線的換位方式，提出相參數(shù)計算方法；在此基礎(chǔ)上，給出皖南—浙北段特高壓同塔雙回線路工頻參數(shù)仿真計算結(jié)果。

1 同塔雙回線路工頻參數(shù)計算方法

首先以單根子導(dǎo)線為單元列出線路參數(shù)矩陣，然后通過合并分裂導(dǎo)線，消除地線后，可以得到6階（2回×3相/回）的阻抗和導(dǎo)納相參數(shù)矩陣，分別如式（1）和（2）所示。

式（1）和式（2）中：Z為單位長度阻抗，Y為單位長度導(dǎo)納，下標I，II，A，B，C分別代表I回線路、II回線路、A相線、B相線、C相線。

當兩回線路經(jīng)過充分的換位后，上述參數(shù)矩陣可以變?yōu)椋?/p>

式（3）中：ZI，ZII和Zm分別為I回線路的自阻抗、II回線路的自阻抗和兩回線路之間的互阻抗，可分別表示為：

式（4）中：YI，YII，Ym分別為I回線路的自導(dǎo)納、II回線路的自導(dǎo)納及兩回線路之間的互導(dǎo)納，可分別表示為：

若兩回線路均工作在正序狀態(tài)，則

故，由式（3）和（4）可導(dǎo)出：

對于相互獨立的同塔雙回線路，每回線路的正序阻抗可以表示成：

零序阻抗可以分別表示成：

式中：下標“1”代表正序，下標“0”代表零序。同理，每回線路的正序?qū)Ъ{和零序?qū)Ъ{可以分別表示成：

當某回線路上存在零序電流時，將在另一回上產(chǎn)生感應(yīng)電壓?；谑剑?），考慮II回線路的零序電流對I回線路的影響，可以得出，II回線路的零序電流III，0在I回線路上產(chǎn)生的感應(yīng)電壓在單位長度上的變化量為：

式中：Zm表征的是零序電流的影響，因此Zm實質(zhì)上為兩回線路之間的零序互阻抗。

2 不完全換位下的相參數(shù)計算方法

圖1為皖電東送1 000 kV特高壓線路全線的換位示意圖。由圖可知，線路全線共有9個換位段，滿足同塔雙回線路的完全換位要求。但在線路參數(shù)的實際測試中，采用的是分段測試的方式。例如，對皖南—浙北段進行線路參數(shù)測試時，共有3個換位段，并不滿足完全換位的要求。

圖1 皖電東送1 000 kV特高壓線路全線換位示意

圖2為同塔雙回線路的各相導(dǎo)線編號示意圖。其中，第I回上層導(dǎo)線編號為1，中層導(dǎo)線編號為2，下層導(dǎo)線編號為3；第II回下層導(dǎo)線編號為4，中層導(dǎo)線編號為5，上層導(dǎo)線編號為6。圖3為線路的換位情況。

圖2 同塔雙回線路的各相導(dǎo)線編號

圖3 特高壓同塔雙回線路的換位情況（3個換位段）

不完全換位（3個換位段）的相參數(shù)矩陣可從不考慮換位的相參數(shù)矩陣中導(dǎo)出，首先定義：

（1）Z1和Y1分別為不考慮換位下的相參數(shù)阻抗和導(dǎo)納矩陣；

（2）Z2和Y2分別為完全換位下的相參數(shù)阻抗和導(dǎo)納矩陣；

（3）Z3和Y3分別為不完全換位（3個換位段）下的相參數(shù)阻抗和導(dǎo)納矩陣。

由于3個換位段保證了單回線路完全換位，故：

（1）Z3矩陣左上角3×3子矩陣（全部屬于I回線路）的9個元素分別等于Z2矩陣對應(yīng)位置的9個元素；

（2）Z3矩陣右下角3×3子矩陣（全部屬于II回線路）的9個元素分別等于Z2矩陣對應(yīng)位置的9個元素；

（3）Z3矩陣右上角3×3子矩陣（屬于I回、II回線路之間）的9個元素與Z1矩陣對應(yīng)位置的9個元素的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

（4）Z3矩陣左下角3×3子矩陣（屬于I回、II回線路之間）的9個元素與Z1矩陣對應(yīng)位置的9個元素的轉(zhuǎn)換關(guān)系與（3）類似。

同塔雙回線路各相導(dǎo)線在各換位段的占位情況如表1所示，可結(jié)合圖2和圖3進行解讀。公式（14）—（16）的導(dǎo)出方法：結(jié)合圖2和圖3，可以理解在各個換位段各相導(dǎo)線所占據(jù)的實際位置。例如，以表1中IA行和IIA列所交叉的元素“（3，6），（1，4），（2，5）”為例，分別表示含義為：在第一換位段，I回A相和II回A分別占據(jù)圖2中的3和6號位；在第二換位段，I回A相和II回A分別占據(jù)圖2中的1和4號位；在第三換位段，I回A相和II回A分別占據(jù)圖2中的2和5號位。因此，Z3-IA，IIA應(yīng)是Z1-3，6，Z1-1，4和Z1-2，5的平均值。

表1 同塔雙回線路各相導(dǎo)線在各換位段的占位情況

3 特高壓線路參數(shù)計算結(jié)果

3.1 特高壓線路基本參數(shù)

1 000 kV皖南-浙北特高壓同塔雙回線路的導(dǎo)線型號、直徑、截面積、直流電阻等基本參數(shù)如表2所示。

表2 導(dǎo)線基本參數(shù)

導(dǎo)線對地高度與桿塔型號、相序排列方式有關(guān)，各相導(dǎo)線對地高度不一致，最小對地距離25 m；分裂間距400 mm；層間距20 m。全線采用同塔雙回垂直逆相序排列，二基換位塔實現(xiàn)全循環(huán)換位。

特高壓線路主要桿塔型號包括：SZ321，SZ322，SZ323，SK321，SK322，SZJ321，SJ321，SJ322，SJ323，SJ324，SJ325，SJ326，SJ327，SDJ322，F(xiàn)HJ-1等。桿塔接地電阻小于10 Ω；大地土壤電阻率50～1 000 Ω·m（仿真計算時，取100 Ω·m）。

3.2 特高壓線路參數(shù)計算結(jié)果

皖南-浙北段特高壓線路單位長度序參數(shù)計算結(jié)果如表3所示。

表3 線路單位長度序參數(shù)仿真計算結(jié)果

3個換位段情況下，皖南-浙北段特高壓線路單位長度相阻抗參數(shù)計算結(jié)果如表4所示。記I回線路A，B和C相導(dǎo)線的序號分別為1，2和3；II回線路A，B和C相導(dǎo)線的序號分別為4，5和6。表4中，非對角線上第i行、第j列元素（i≠j）為第i根導(dǎo)線與第j根導(dǎo)線之間的相間互阻抗；對角線上第i行、第i列元素為第i根導(dǎo)線的自阻抗。

4 結(jié)語

基于單回輸電線路參數(shù)計算方法，提出了同塔雙回輸電線路工頻序參數(shù)和相參數(shù)的計算方法。結(jié)合皖南—浙北段1 000 kV特高壓同塔雙回交流輸電線路的實際幾何參數(shù)和導(dǎo)線規(guī)格，對該段線路的工頻參數(shù)進行了仿真計算，得到了相參數(shù)和序參數(shù)，仿真計算結(jié)果為皖南—浙北段1 000 kV特高壓線路的工頻參數(shù)實測及工程系統(tǒng)調(diào)試

表4 線路單位長度相阻抗參數(shù)仿真計算結(jié)果

提供了重要參數(shù)。

[1]劉振亞．特高壓電網(wǎng)[M]．北京：中國經(jīng)濟出版社，2005．

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（本文編輯：楊勇）

Simulation Calculation of Power Frequency Parameter of 1 000 kV South Anhui-North Zhejiang UHV Double-circuit Transmission Lines on the Same Tower

WANG Shaohua1，ZOU Guoping1，HU Wentang1，WU Zundong2，LIU Jiangming3
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.State Grid Jinhua Power Supply Company Jinhua Zhejiang 321000,China；3.State Grid Zhejiang Maintenance Branch，Hangzhou 311232，China）

Frequency parameter calculation of ultra high voltage（UHV）double-circuit transmission lines on the same tower is an important foundation for compiling the field test program of lines parameters and system commissioning.Firstly，the calculation method of frequency sequence parameters of double-circuit transmission lines on the same tower is introduced.Secondly,by combining the transposition mode of 1 000 kV UHV AC power transmission lines，the calculation method of phase parameters is introduced.Finally，based on the basic parameters of UHV lines，frequency parameters of South Anhui-North Zhejiang UHV double-circuit transmission lines on the same tower are simulated，which provides important data reference to field test of 1 000 kV UHV double-circuit transmission lines on the same tower.

ultra high voltage；double-circuit lines on the same tower；power frequency parameter；simulation calculation

國家電網(wǎng)公司科技項目（SGJLJSFW[2013]494）；浙江省電力公司科技項目（5211011306XF）

TM751

：A

：1007-1881（2014）11-0001-04

2014-09-11

王少華(1981-)，男，安徽寧國人，博士，高級工程師，從事高電壓技術(shù)研究工作。