500kV同塔雙回線路感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流的仿真分析

張瑞

摘? ?要：利用PSCAD電磁暫態(tài)仿真軟件，對(duì)典型500 kV同塔雙回輸電線路建模，仿真出感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓，深入分析500 kV同塔雙回輸電線路長(zhǎng)度、線路輸送功率和線路高抗對(duì)感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓的影響。該模型對(duì)500 kV為同塔雙回線路的設(shè)計(jì)和安全、可靠運(yùn)行具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：同塔雙回輸電線路;感應(yīng)電流及電壓;PSCAD仿真

中圖分類(lèi)號(hào)：TM863? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： Using the electromagnetic transient simulation software PSCAD，the typical 500 kV model was set up for double circuit transmission line tower，and the induced current and induced voltage was calculated. The grounding parameters can be selected by the calculation method of simulation. The model of 500 kV system has important practical significance of the design，safety and the reliable operation of double circuit transmission line tower.

Key words： tower double circuit transmission line;current and voltage induced;PSCAD simulation;

3.1? ?布連電廠雙回500kV輸變電線路工程系統(tǒng)

PSCAD等值模型

基于布連電廠雙回500 kV輸變電線路工程網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和布連電廠雙回500 kV輸變電線路工程相關(guān)線路參數(shù)及網(wǎng)絡(luò)等值阻抗，在PSCAD軟件中搭建布連電廠雙回500 kV輸變電線路工程的系統(tǒng)等值模型[13]，其簡(jiǎn)化結(jié)果圖如圖7所示。

其中，用同塔雙回輸電線路模型來(lái)實(shí)現(xiàn)線路的模擬[8]如圖8所示。500 kV輸電線路，在投運(yùn)后系統(tǒng)利用FAULTG模塊設(shè)置線路接地，并利用電壓、電流、功率測(cè)量元件測(cè)量數(shù)據(jù)，同時(shí)可以調(diào)節(jié)控制線路的首末電壓以及潮流的流動(dòng)。

3.2? ?500 kV同塔雙回輸變電線路PSCAD結(jié)果

500 kV同塔雙回系統(tǒng)中性點(diǎn)為直接接地系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相接地短路時(shí)，故障相短路電流迅猛增加，此時(shí)斷路器會(huì)在保護(hù)裝置的作用下動(dòng)作，切斷短路電流，但是由于非故障相和相鄰線路的耦合作用，在斷路器跳開(kāi)之后，故障點(diǎn)依然有感應(yīng)電流流過(guò)，仿真計(jì)算感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓的大小和波形變化[14]，如圖9所示。

3.3? ?PSCAD的仿真結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果的對(duì)比

在表4中不同線路相序PSCAD仿真結(jié)果在與理論計(jì)算結(jié)果誤差不相同，分別為8.74%、5.30%、0.75%，該誤差的產(chǎn)生主要是因其為考慮線路損耗，且在檢測(cè)靜電感應(yīng)效應(yīng)時(shí)，電磁感應(yīng)效應(yīng)也造成誤差的產(chǎn)生[15]，該誤差在合理范圍之內(nèi)，進(jìn)一步證明所建立模型的準(zhǔn)確性和有效性。

3.4? ?線路長(zhǎng)度對(duì)感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓的影響

針對(duì)上例中常規(guī)型塔，改變線路長(zhǎng)度（包括同塔段和單回路段），得到線路Ⅱ上感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓如表5所示，感應(yīng)電流和電壓與線路長(zhǎng)度之間的關(guān)系如圖10所示，其中取三相中最大的一相記錄。

可見(jiàn)，容性電流和感性電壓近似與雙回路間同塔雙回線路長(zhǎng)度成正比，而與2回路的非同塔線路長(zhǎng)度基本無(wú)關(guān)，容性電壓與感性電流近似與被感應(yīng)線路同塔雙回長(zhǎng)度占總長(zhǎng)度的比例成正比，而與線路絕對(duì)長(zhǎng)度并不直接相關(guān)。狀態(tài)三中接地電流實(shí)際上為容性電流和感性電流的疊加，隨著同塔雙回線路長(zhǎng)度的增加，感性電流雖然不變，但容性電流越來(lái)越大，2個(gè)電流失量的疊加使總電流有所增大;同樣，狀態(tài)一中感應(yīng)電壓實(shí)際上為容性電壓和感性電壓的疊加，只是一般情況下感性電壓相對(duì)于容性電壓較小，隨著同塔雙回線路長(zhǎng)度的增加，容性電壓雖然不變，但感性電壓越來(lái)越大，2個(gè)電壓矢量的疊加使得總感應(yīng)電壓有所增大。

3.5? ?線路輸送功率對(duì)感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓的影響

對(duì)于常規(guī)型塔改變回路I上的輸送功率，得到回路II上感性感應(yīng)電流和電壓如表6所示，其中取三相中層嚴(yán)重的一相記錄，容性電流和電壓與輸送功率基本沒(méi)有關(guān)系[16]。

根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，500 kW的B類(lèi)接地開(kāi)關(guān)、合感應(yīng)電流的額定參數(shù)為額定感性電流200 A、額定感性電壓25 kV、額定容性電流25 A、額定容性電壓25 kV。當(dāng)線路I上輸送功率在1500-2000 MVA范圍內(nèi)，進(jìn)一步計(jì)算得到，B類(lèi)接地開(kāi)關(guān)臨界點(diǎn)約為1670 MVA。

3.6? ?線路高抗對(duì)感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓的影響

若線路II裝設(shè)線路高抗并變化補(bǔ)償度，得到的感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓計(jì)算結(jié)果如表8所示。線路高抗對(duì)于容性電流和感性電壓、電流影響都很小，但對(duì)于容性感應(yīng)電壓影響很大，感應(yīng)電流、電壓與線路高抗的關(guān)系如表7所示。

4? ?結(jié)? ?論

通過(guò)PSCAD電磁暫態(tài)仿真軟件建模仿真，深入分析500 kV同塔雙回輸電線路的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流的計(jì)算方法，研究接地開(kāi)關(guān)處于不同狀態(tài)下的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，從而為500 kV同塔雙回輸變電工程的調(diào)試啟動(dòng)奠定理論基礎(chǔ)。

（1）深入研究同塔雙回中系統(tǒng)參數(shù)，基于PSCAD軟件對(duì)500 kV同塔雙回輸電線路感應(yīng)電壓與感應(yīng)電流進(jìn)行建模。

（2）分析感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流的產(chǎn)生機(jī)理，同時(shí)研究對(duì)線路接地開(kāi)關(guān)可能產(chǎn)生三種工況進(jìn)行分析。

（3）通過(guò)PSCAD仿真結(jié)果與理論計(jì)算對(duì)比，得出在檢測(cè)靜電感應(yīng)同時(shí)，也要考慮電磁感應(yīng)效應(yīng)的影響。

（4）深入分析500 kV同塔雙回輸電線路長(zhǎng)度、線路輸送功率和線路高抗對(duì)感應(yīng)電流和感應(yīng)電壓的影響。

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