一種輸電線路不平衡電流計算的新方法

吳明鋒

（國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院，山西 太原 030001）

一種輸電線路不平衡電流計算的新方法

吳明鋒

（國網(wǎng)山西省電力公司電力科學研究院，山西 太原 030001）

長距離同塔雙回輸電線路的打開以及短距離同塔雙回輸電線路的不斷增加，導致輸電線路的電氣參數(shù)出現(xiàn)不對稱，進而出現(xiàn)輸電線路三相電流不平衡的問題。為評估三相電流不平衡的程度，目前三相電流不平衡度的計算一般均使用GB/T 14543—2008附錄中提供的計算方法，結合實際運行情況，提出一種基于三相電流幅值和相角的電流不平衡度計算方法。

同塔雙回輸電線路；不平衡電流；幅值不平衡度；相位不平衡度

0 引言

隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展和用電負荷的不斷增長，以及同塔雙回輸電線路的廣泛使用，電網(wǎng)中出現(xiàn)大量的短距離同塔雙回輸電線路，這些輸電線路一般采用不換位架設，使得因輸電線路三相參數(shù)不對稱造成三相電流不平衡的現(xiàn)象多次出現(xiàn)。三相電流不平衡不僅導致輸電線路損耗增加，同時也可能導致變電站的母線和輸電線路零序保護的誤動作，在一定程度上影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。本文以山西省220 kV馬莊變電站三相電流不平衡為例，對不平衡電流的計算方法進行探討研究。

1 馬莊變電站不平衡電流情況

太原220 kV電網(wǎng)主要為環(huán)城雙環(huán)網(wǎng)結構，馬莊220 kV變電站地處太原東部，是雙環(huán)網(wǎng)中重要的樞紐變電站，投產(chǎn)初期220 kV輸電線路為南聯(lián)小店的馬小I/II回線，北聯(lián)新店的新馬I/II回線。2013年馬莊變電站220 kV輸電線路為7回，分別為馬小I/II回線、瑞馬I/II回線、新馬II線、解馬II線和馬榆線。瑞馬I/II線與瑞光電廠連接，以馬榆線與晉中電網(wǎng)榆次220 kV變電站相連，以新馬雙回線與新店220 kV變電站相連，以馬小I/II線與小店220 kV變電站相連。后因負荷需要，新馬單回線打開π入解放變電站，以架空線+電纜方式向解放220 kV變電站供電。

為了進一步分析馬莊變電站的電流不平衡問題，2013年8月29日18時20分，手動啟動故障錄波器，對馬莊變電站周邊輸電線路的電流、電壓進行了錄波，其波形見圖1。

圖1 2013年8月29日18時20分馬莊變電站故障錄波圖（曲線順序均同圖1a）

2 電流不平衡度的計算方法

為了衡量不平衡電流的不平衡程度，在仿真研究和實際運行中需要對電流不平衡度進行計算，但對于不平衡電流的衡量指標卻沒有具體的量值指標，一般情況根據(jù)具體實際來規(guī)定一個可控范圍，比如小于5%等。

2.1 國標電流不平衡度的計算方法[1]

目前，國內(nèi)文獻在計算電流不平衡度時，基本均采用GB/T 14543—2008附錄中推薦的計算方法。其計算方法如下。

式中：εU2——負序電壓不平衡度；

εU0——零序電壓不平衡度；

U1——三相電壓的正序分量方均根值；

U2——三相電壓的負序分量方均根值；

U0——三相電壓的零序分量方均根值。

如將式（1） 中的U1、U2、U0換為I1、I2、I0，則為電流不平衡度。

2.2 本文提出的電流不平衡度計算

本文在研究馬莊變電站周邊不平衡電流的具體實際中，認為在有些情況下，對于運維人員可能會更關心電流的幅值和相位，因此提出了一種新的電流不平衡度的計算方法。具體方法如下。

式中： Ibph2——電流相位不平衡度；

Ibph0——電流幅值不平衡度；

θImax——經(jīng)過濾波的三相正序電流相角與θj最大偏差；

θj——基準相角，120°；

|Ia|、|Ib|、|Ic|——正序電流幅值；

3I0——經(jīng)過濾波的零序電流幅值。

3 兩種電流不平衡度計算的比較

為了比對兩種電流不平衡度計算方法，在研究中采用電磁暫態(tài)仿真的方法計算出所需正負零序參數(shù)以及相角和幅值，再根據(jù)不同算法計算出電流不平衡度。仿真計算采用PSCAD電磁暫態(tài)分析軟件包。根據(jù)2013年方式計算參數(shù)建立的仿真系統(tǒng)模型見圖2。

仿真模型中馬莊變電站周邊輸電線路的相序排列采用實際相序排列，即瑞馬I/II線相序排列為BCA//BAC，馬小I/II線相序排列為BAC//ACB，馬榆線相序排列為BAC（從左至右），新馬II線/解馬II線相序排列為BAC//ACB，新馬II線/新解I線相序排列為BAC//ACB，解放進站線路解馬II線//新解I線線路相序排列為ACB//ACB。其電流不平衡度計算結果見表1、表2。

從表1、表2可以看出，兩種方法計算出的電流不平衡度存在數(shù)值上的不同，但均能夠表征電流不平衡的程度。另外，兩種算法所代表的意義也存在很大的不同。國標算法表征了大量不平衡度的本質(zhì)內(nèi)容，而本文提出的算法更關心電流的外在特征。

4 結束語

文章以計算同塔雙回線路三相電流不平衡度為出發(fā)點，在國標計算方法基礎上，提出了一種易于從表征現(xiàn)象判斷出電流不平衡度的新算法，方法計算簡單直觀，因此本文認為，新的電流不平衡度算法應該能夠表征三相電流的不平衡現(xiàn)象，也是能夠被廣大運維技術人員接受的一種簡便算法。

表1 國標算法電流不平衡度計算結果

表2 本文算法電流電壓不平衡度計算結果

[1]武漢國測科技股份有限公司，中國電力科學研究院，中機生產(chǎn)力促進中心，等.GB/T15543—2008 電能質(zhì)量三相電壓不平衡[S].北京：中國標準出版社，2008.

[2]唐震，武中，張悅.環(huán)狀供電系統(tǒng)不平衡電流分析研究[J].華東電力，2014（5）：0957-0962.

A New Calculating M ethod of Transm ission Line Unbalanced Current

WU M ingfeng
（State Grid Shanxi Electric Power Research Institute，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

With long-distance common-tower double-circuit transmission lines being in service and short-distance common-tower double-circuit lines keepingmerging，electricalparameters present to be asymmetric，which leads to three-phase currentunbalance.The evaluation of the unbalanced degree of three-phase current is usually carried out according to the calculatingmethod proposed in the appendix to GB/T 14543—2008.In this paper，a new calculatingmethod is proposed based on three-phase currentamplitude and phase angle.

common-tower double-circuit lines;unbalanced current;amplitudeunbalanced degree;phase unbalanced degree

TM75

B

1671-0320（2015）05-0009-03

2015-06-10，

2015-08-03

吳明鋒（1985），女，浙江湖州人，2010年畢業(yè)于太原理工大學英語專業(yè)，碩士，工程師，從事電力科技試驗查新及控制研究工作。