交直流輸電線路平行接近的工頻電磁感應(yīng)影響

李奇

摘 要：隨著我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)的不斷深入，我國(guó)電力系統(tǒng)也愈發(fā)完善。近年來隨著社會(huì)快速發(fā)展，輸電線路建設(shè)外部環(huán)境日益嚴(yán)峻，線路路徑受限很容易導(dǎo)致多線路平行或相鄰的問題出現(xiàn)，尤其是當(dāng)交流線路接近直流線路時(shí)，會(huì)在一定程度上造成直流線路工頻電壓和電流的改變，進(jìn)而影響線路的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。由此，針對(duì)交流線路對(duì)平行接近的直流線路造成工頻電磁感應(yīng)影響問題的研究便顯得尤為重要。該文擬通過對(duì)500 kV交流線路和直流線路平行接近的狀態(tài)下，對(duì)直流線路中工頻電流的電磁感應(yīng)問題進(jìn)行研究，研究能夠優(yōu)化、改善的方法，在一定程度上為我國(guó)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供幫助。

關(guān)鍵詞：交流線路；直流線路；工頻電磁感應(yīng)

中圖分類號(hào)：TM726 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)的不斷深入，我國(guó)城市中架設(shè)的電力線路越來越多，這種情況的存在，就不可避免地出現(xiàn)城市電力線路網(wǎng)絡(luò)重疊或相鄰的問題。根據(jù)大量的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)交流線路與直流線路處于平行狀態(tài)時(shí)，運(yùn)行的直流線路會(huì)產(chǎn)生一定程度的工頻電磁感應(yīng)問題，從而影響環(huán)流變壓裝置的正常運(yùn)行。由此，針對(duì)交流線路對(duì)直流線路的工頻電磁感應(yīng)問題進(jìn)行研究已經(jīng)逐漸成了我國(guó)電力工作者們不可忽視的重要課題之一。該文將分別針對(duì)3種不同狀態(tài)下的交流線路對(duì)直流線路所造成的工頻電磁影響進(jìn)行闡述，以期能夠?yàn)槲磥黼娏ο到y(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供幫助。

1 正常運(yùn)行狀態(tài)下交流線路對(duì)平行接近的直流線路工頻電磁感應(yīng)影響

1.1 正常運(yùn)行狀態(tài)下交流線路對(duì)平行接近的直流線路工頻電感應(yīng)

根據(jù)以往的研究可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)直流、交流線路相互平行且接近時(shí)，交流線路中的耦合狀態(tài)會(huì)使直流線路上的電壓發(fā)生改變，從而形成一種類似三相運(yùn)行的交流線路，雖然這個(gè)狀態(tài)下線路的電壓是相對(duì)穩(wěn)定的，但是由于直流線路與交流線路各相導(dǎo)線之間的距離不等，所以會(huì)造成電流活動(dòng)，進(jìn)而影響線路的電力輸送能力。就目前來說，大部分直流線路都架設(shè)有地線，經(jīng)過計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)線路處于電容耦合狀態(tài)時(shí)，直流線路中的感應(yīng)電流變化如圖1所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，在實(shí)際的運(yùn)行環(huán)節(jié)中，直流線路與交流線路之間的平行間距越近，線路中的感應(yīng)電流也會(huì)隨之增加。

1.2 正常運(yùn)行狀態(tài)下交流線路對(duì)平行接近的直流線路工頻磁感應(yīng)

與上述電感應(yīng)相類似，當(dāng)交流線路處于運(yùn)行正常的狀態(tài)時(shí)，由于交、直流線路中各相/極導(dǎo)線間的距離不等，會(huì)使線路中產(chǎn)生的電壓也隨之發(fā)生不同的改變，進(jìn)而出現(xiàn)不同的且不能相互抵消的縱電動(dòng)勢(shì)。這一電動(dòng)勢(shì)的作用會(huì)使直流線路電流流入變壓器繞組，從而產(chǎn)生后續(xù)的工頻磁感應(yīng)問題。雖然大部分接地的直流線路會(huì)對(duì)磁感應(yīng)做出一定的屏蔽，但是因?yàn)榫€路二次磁場(chǎng)的多次磁反應(yīng)也會(huì)在很大程度上降低磁感應(yīng)的效果，從而產(chǎn)生縱向的電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)而影響直流線路實(shí)際的運(yùn)行。

2 換位狀態(tài)下交流線路對(duì)平行接近的直流線路工頻電磁感應(yīng)影響

根據(jù)上述研究，該文認(rèn)為如果在實(shí)際的運(yùn)行過程中，要想從根本上降低工頻電磁感應(yīng)對(duì)直流線路運(yùn)行電流的影響，可以通過在整個(gè)交流線路平行段上進(jìn)行換位的方式來降低交流線路對(duì)平行接近直流線路的影響。根據(jù)大量的計(jì)算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，在距離不等的狀態(tài)下，如果整個(gè)線路的接近距離相等，那么電磁感應(yīng)之間的作用將抵消，對(duì)于線路的總感應(yīng)數(shù)量將為零，根據(jù)其計(jì)量結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：在不同的相序排列中，直流線路所產(chǎn)生的耦合數(shù)值與地線上的電壓或電勢(shì)在數(shù)值上比較相等，進(jìn)而合成后總感應(yīng)的量控制在零左右，從而達(dá)到預(yù)期，減少電磁感應(yīng)的目標(biāo)。

3 故障狀態(tài)下交流線路對(duì)平行接近的直流線路工頻電磁感應(yīng)影響

從以往針對(duì)交流線路對(duì)平行接近的直流電路的影響情況來看，通常情況下，當(dāng)交流線路發(fā)生接地的故障后，無論交流線路的三相電壓是否穩(wěn)定，都會(huì)產(chǎn)生較為明顯的電壓不平衡的問題，進(jìn)而造成較為嚴(yán)重的直流線路電壓突變，雖然這一反應(yīng)環(huán)節(jié)持續(xù)的時(shí)間會(huì)相對(duì)比較短，但是仍舊會(huì)因瞬時(shí)電壓的激增而造成較為明顯的變電裝置過熱等問題，影響實(shí)際的用電安全情況。從故障狀態(tài)下交流線路對(duì)平行直流線路的電感應(yīng)影響來說，假設(shè)預(yù)期的故障相電壓為0左右，非故障區(qū)域仍舊保持著較為穩(wěn)定的正常電壓，就可以發(fā)現(xiàn)在線路的運(yùn)行狀態(tài)下，如果出現(xiàn)的是單相線路故障，線路的電感應(yīng)隨著直流線路中的工頻電壓和電流改變的并不十分明顯，而當(dāng)出現(xiàn)單側(cè)相電路短路時(shí)，線路中的電壓和電流則呈現(xiàn)較為明顯的負(fù)向關(guān)聯(lián)，這就意味著單側(cè)相電路中的電流與其他2個(gè)方向的電感應(yīng)現(xiàn)象起到了屏蔽的作用，進(jìn)而影響實(shí)際直流線路的電感應(yīng)情況；從故障狀態(tài)下的交流線路對(duì)直流線路的磁感應(yīng)現(xiàn)象來說，在實(shí)際的操作、計(jì)量環(huán)節(jié)，為了能夠更加便捷地計(jì)量不同狀態(tài)下的直/交流磁感應(yīng)的數(shù)量情況，應(yīng)根據(jù)在不同線路短路的狀態(tài)下線路中縱電動(dòng)勢(shì)隨著距離相點(diǎn)的長(zhǎng)度變化之間的關(guān)系來探究短路狀態(tài)下線路中整體存在的電動(dòng)勢(shì)改變問題，其研究結(jié)果呈下降趨勢(shì)。

根據(jù)上述研究結(jié)果可以認(rèn)為，在短路狀態(tài)下，交流線路對(duì)于平行接近狀態(tài)下的直流線路會(huì)產(chǎn)生較多的縱電動(dòng)勢(shì)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出正常的數(shù)值范圍。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國(guó)針對(duì)輸電線路運(yùn)行研究的不斷深入，大量研究表明交流線路對(duì)平行接近的直流線路的工頻電磁感應(yīng)影響主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：一是正常運(yùn)行狀態(tài)下的交流線路對(duì)直流線路產(chǎn)生了電感應(yīng)現(xiàn)象，尤其是當(dāng)兩線路之間的距離相對(duì)較近的狀態(tài)下，隨著距離的減少，其感應(yīng)量相應(yīng)地增加，雖然不會(huì)較為明顯地對(duì)換流設(shè)備造成影響，但也會(huì)產(chǎn)生較多的工頻電流經(jīng)設(shè)備流入大地；二是正常運(yùn)行狀態(tài)下的交流線路對(duì)直流線路產(chǎn)生了磁感應(yīng)現(xiàn)象，主要是由于產(chǎn)生線路縱電動(dòng)勢(shì)的方式產(chǎn)生工頻電流，進(jìn)而使線路中的正、負(fù)極導(dǎo)線之間形成電流回路，從而產(chǎn)生偏磁電流。該文認(rèn)為，當(dāng)交流、直流線路因平行接近出現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象時(shí)，可以通過在接近位置進(jìn)行換位的方式，以達(dá)到降低交、直流線路之間電磁感應(yīng)的目的，從而保證其后續(xù)的良好運(yùn)行，從根本上為我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展添加助力。

參考文獻(xiàn)

[1]劉丹.交流電纜線路對(duì)并行直流電纜線路的電磁感應(yīng)研究[D].福建：廈門理工學(xué)院，2017.

[2]周行星，范毅，黃華，等.1000kV浙北—滬西特高壓輸電線路工頻參數(shù)抗干擾測(cè)量研究[J].華東電力，2014（1）：27-29.

[3]李寶聚，郭雷，張磊.超高壓交流線路對(duì)平行架設(shè)特高壓直流線路的電磁感應(yīng)[J].四川電力技術(shù)，2013（6）：66-69.

[4]李寶聚，周浩，郭雷.特高壓交流線路對(duì)平行架設(shè)特高壓直流線路的工頻電磁感應(yīng)影響[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013（10）：20-26.

[5]周原.超特高壓交直流同塔多回輸電線路內(nèi)部過電壓及其影響因素研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2012.

[6]邵方殷.交流線路對(duì)平行接近的直流線路的工頻電磁感應(yīng)[J].電網(wǎng)技術(shù)，1998（12）：59-63.