单回线路垂直排列电气不平衡度及换位研究

梁盼望

（中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广东 广州510663）

0 引言

国内广泛应用的紧凑型输电线路是倒三角排列的单回紧凑型输电线路，走廊宽度较之普通线路已有大幅压缩，但对于部分局部地区走廊特别拥挤的地段，可采用垂直排列单回线路来进一步压缩线路走廊。本文以500 k V垂直排列紧凑型单回架空线路为例，利用ATP－EMTP仿真软件对其电气不平衡度及换位方式进行研究，为工程应用提供参考。

1 计算条件和方法

1.1 计算条件

计算模型——500 k V单回线路的三相导线在塔窗内垂直布置，相间不设置导线横担，相间垂直距离取9.0 m，导线采用4×JL／G2 A－720／50型钢芯铝绞线，四分裂间距取500 mm，地线采用JLB40－150型铝包钢绞线。导线最小离地高度按规范要求的11.0 m，导线弧垂取12.5 m，地线弧垂取9.5 m。单回线路经济输送容量2 245 MVA。计算中不考虑整个输电网络的影响，按照一端电源、一端负荷建模。为了反映线路的不平衡，采用对称三相负载。

1.2 计算方法

采用国际上广泛应用的 ATP－EMTP程序［1－2］，得到线路稳态时的相参数，利用相序转换矩阵、经过MATLAB运算后得到线路的序参数。

2 不平衡度的定义和限值

根据《电能质量三相电压不平衡》GB／T15543—2008［3］规定，不平衡度指三相电力系统中三相不平衡的程度，用电压或电流负序分量与正序分量的均方根值百分比表示。但GB／T15543—2008和GB755—2008［4］均未对输电线路本身引起的不平衡度做出规定。较多文献［1，5］采用2%作为限值，本文也暂按2%考虑，负序电流纵向不平衡度暂按5%考虑。

3 计算结果和讨论

3.1 不换位线路的不平衡

对单回线路三相导线垂直排列时，存在两种相序布置方式，即排列P1（上A、中B、下C）和排列P2（上A、中C、下B），计算不换位情况下线路长度为50 k m、100 k m、150 k m、200 k m时两种相序排列方式下负序电压不平衡度（用D2表示，下同）及负序电流不平衡度（用M2表示，下同），结果如表1所示。可见，相序排列方式P1下电气不平衡度略大；各相序排列方式下线路的负序电压不平衡度和负序电流不平衡度均随线路长度的增加而增大；当线路长度为100 k m时，线路的负序电压不平衡度已超过限值2%，采用插值法求得三相导线垂直排列单回线路在线路长度为84.8 k m时，需要通过换位改善线路的电气不平衡。

表1 不同相序布置下线路的电气不平衡度

3.2 换位线路的不平衡

根据线路规程规定：中性点直接接地的电力网，长度超过100 k m的输电线路宜换位，换位循环长度不宜大于200 k m。本文计算线路长度为75 k m、100 k m、125 k m、150 k m、175 k m、200 k m时线路采用不换位1基换位）（2基换位）情况下线路的电气不平衡度，如表2所示。可见，采用1基换位时线路的不平衡度约为不换位时的1／2，采用2基换位时，三相导线空间位置理论上是对称的，线路的不平衡度也较前2种方式大幅度减小，远小于限值的要求；当线路长度超过175 k m时采用1基换位塔已不能满足电气不平衡度要求，需采用2基换位塔的换位布置。

表2 不同换位方式下线路的电气不平衡度

4 结论

本文以500 k V垂直排列单回路紧凑型为例，采用ATPEMTP仿真软件研究了线路电气不平衡和换位方式，主要结论如下：（1）不换位时，相序排列方式P1下电气不平衡度略大。各相序排列方式下线路的负序电压不平衡度和负序电流不平衡度均随线路长度的增加而增大。（2）当线路长度超过84.8 k m时，需要通过换位改善线路的电气不平衡。（3）采用1基换位时线路的不平衡度约为不换位时的1／2；采用2基换位时，三相导线空间位置理论上是对称的，线路的不平衡度也较前两种方式大幅度减小，远小于限值的要求。（4）当线路长度超过175 k m时采用1基换位塔已不能满足电气不平衡度要求，需采用2基换位塔的近似换位循环布置方式。

［1］张要强，张天光，王予平，等.1 000 k V同塔双回路输电线路电气不平衡度及换位问题研究［J］.电网技术，2009，33（1）：1－4，10.

［2］戴雨剑.基于EMTP的高压输电线路换位研究［J］.电网技术，2006，30（S1）：133－135.

［3］GB／T15543—2008 电能质量三相电压不平衡［S］.

［4］GB755—2008／IEC60034－1：2004 旋转电机：定额和性能［S］.［5］中国电力工程顾问集团公司.皖电东送淮南—上海输变电工程［R］，2008.