220kV同塔双回线路感应电流和感应电压的主要影响因素分析

李立峰　鲁珊珊

【摘 要】220kV同塔双回线路当一回线路停运时，另一回运行线路中由于电磁和静电耦合作用会产生感应电流和电压。本文通过理论分析研究确定影响同塔双回线路的感应电流和电压的主要因素为电力系统运行方式、线路在塔架上的布置方式和线路长度，并利用EMTP电磁暂态仿真进行了详细计算分析。结果表明：同塔双回220kV线路运行线路两侧的电压对停运线路静电感应电压影响最大且为正比例关系（比例系数为0.43）；运行线路输送的功率与停运线路的电磁感应电流和电压皆为成正比例关系（比例系数分别为22.59和为0.97）。线路在塔架上的布置方式对停运线路感应电流和感应电压都有影响但对计算结果影响不大。线路长度与电磁感应电压和静电感应电流皆为正比例关系（比例系数分别为0.68和为0.77）。

【关键词】同塔双回；220kV；感应电流；感应电压；电磁暂态仿真

0 引言

为满足电力负荷持续增长的需求，提高线路走廊单位面积的输送能力，输电线路采用同塔多回路架设是有效的解决方法之一。同塔并架线路由于线路之间电气距离减小，当其中一回线路停电检修时，由于其他各带电导线的电感和电容耦合的结果，致使检修线路上会通过电流[1-2]，该电流会对塔架上的检修人员产生刺激，严重者可能危机维修人员的生命安全。

本文针对同塔双回线路感应电流和电压的影响因素，如电力系统运行方式、线路在塔架上的布置方式、线路长度等[3]进行了理论分析，然后利用EMTP进行了电磁暂态仿真计算分析[4]，旨在分析220kV典型同塔双回线路在不同情况下，各种因素对感应电流和电压的影响。

1 同塔双回线路感应电流和感应电压的影响因素

同塔双回线路当其中一回线路停运时，运行线路将在停运线路上产生感应电流和感应电压。当停运线路一端开路，另一端接地开关操作时，接地开关能开断和关合容性电流；当停运线路一端闭合，另一端接地开关操作时，接地开关能开断和关合感性电流。

线路1的三相为B、A、C，线路2的三相为b、c、a，地线为w、v。d1为两根地线w和v间水平距离，d2为两根地线B相和b相水平距离，d3为两根地线A相和c相水平距离，d4为两根地线C相和a相水平距离，h1为地线悬挂高度与第一排导线悬挂高度的对地高度差，h2为第一排导线悬挂高度与第二排导线悬挂高度的对地高度差，h3为第二排导线悬挂高度与第三排导线悬挂高度的对地高度差，h4为第三排导线悬挂高度的对地高度。线路在塔架上的布置方式决定了导线间的几何平均距离和导线与地线的几何平均距离，进而决定了导线的自阻抗与自电容和导线间的互阻抗与互电容。

即当停运线路两端接地时，停运线路的电流与运行线路的电流和自电抗、两回线路的互电抗相关。

而运行线路的电流和电压与线路在电力系统中的运行方式有关；同塔双回线路导线、地线在杆塔上的布置方式和线路的长度决定线路的电抗和电容，所以同塔双回线路停运线路上的感应电流和电压与运行线路的运行方式、导线在杆塔的布置方式和线路长度密切相关。

2 电力系统运行方式与电磁和静电耦合电流和电压的相关性分析

2.1 运行线路电压的高低与电磁和静电耦合电流和电压的相关性

同塔双回220kV线路的长度取100km，带电线路输送的有功功率为300MW。每回线路的导线采用双分裂，导线型号JB/G1A-2×400，分裂间距为400mm。塔架上导体的悬挂高度：B相为34m，A相为27.3m，C相为21m，导线弧垂为10m。导线水平距离：B相为10m，A相为12m，C相为10m。两根地线悬挂高度均为40m，地线水平距离为12m，地线弧垂为9m。考虑电网的实际运行情况，分别对运行线路一侧电压为240kV、230kV和220kV进行了仿真计算。

从表1的计算结果可以看出，随运行线路电压的升高，停运线路每相的电磁感应电压和电流会略微减小，而静电感应电压和电流会有所增加。线路电压从220kV增加至240kV时，运行线路两端的电压对停运线路的静电感应电压影响最大，静电感应电压由8.82kV增至9.69kV，静电感应电压受线路两端电压影响的比例系数为0.43。

2.2 线路输送潮流与电磁和静电耦合电流和电压的相关性

同塔双回220kV线路的参数同2.1中所述，运行线路一端电压为235kV。考虑到电网的运行情况及线路的输送能力，分别对线路输送的有功功率为100MW、200MW、300MW、400MW和475MW（线路输送功率的极限值）的情况进行了分析。

从表2的计算结果可以看出，随运行线路上输送功率的增大，停运线路电磁感应电压和电流会显著增大，而停运线路静电感应电压和电流影响不大。运行线路输送的有功功率从100MW增加至475MW时，停运线路电磁感应电流影响最大，最大一相（C相）的电磁感应电流由25.34A增至114.56A，两者成正比例关系，比例系数为22.59。对停运线路电磁感应电压也有较大的影响，最大一相（C相）电磁感应电压由1.10kV增至4.92kV，比例系数为0.97。

3 塔架上线路的布置方式与电磁和静电耦合电流和电压的相关性分析

3.1 同塔双回线路水平距离与电磁和静电耦合电流和电压的相关性分析

同塔双回220kV线路运行线路一端电压为235kV，输送的潮流为300MW。同塔双回220kV线路的布置方式同2.2.1中所述，分别对导线布置（d1，d2，d3）不同水平距离下进行了分析：

（1）第一排为9.6m，第二排为11.6m，第三排为9.6m；

（2）第一排为10m，第二排为12m，第三排为10m；

（3）第一排为10.2m，第二排为12.2m，第三排为10.2m；

（4）第一排为10.4m，第二排为12.4m，第三排为10.4m。

表3列出了A相计算结果随线路水平距离变化而改变的情况，其余两相变化规律同C相。随同塔双回线路水平距离的增大，电磁感应电流、电磁感应电压、静电感应电流和静电感应电压会有所减小。但是受塔架型号的限制，同塔双回线路水平距离虽有所不同，但相对变化不大，相应的对计算结果影响不大。

3.2 线路对地高度与电磁和静电耦合电流和电压的相关性分析

（1）导线弧垂与电磁和静电耦合电流和电压的相关性分析

线路架设中，由于导线档距等原因导致导线的弧垂会有所不同，从而对线路高度产生影响，本文分别对导线弧垂为8m，10m和11.6m的情况进行了分析。

随导线弧垂的变化，停运线路第一排导线的电磁感应电流、电磁感应电压、静电感应电流和静电感应电压也有所变化，但是变化不大。

（2）地线悬挂高度与电磁和静电耦合电流和电压的相关性分析

地线悬挂高度对计算结果有一定的影响，分别对地线与第一排导线距离h1分别为3m，3.5m和4m的情况进行了分析。

地线悬挂高度的不同，停运线路第一排导线的电磁感应电流、电磁感应电压、静电感应电流和静电感应电压也不同，但是结果变化不大。

4 线路长度与电磁和静电耦合电流和电压的相关性分析

本文分别对同塔双回220kV线路长度为10km、25km、50km、75km、100km、125km和150km的情况进行了计算分析。

从表6的计算结果可以看出，随线路长度的增加，停运线路的电磁感应电压和静电感应电流会明显增大，而对电磁感应电流和静电感应电压影响不大。线路长度从10km增加至150km时，电磁感应电压由0.37kV增至4.37kV，影响最大的一相电磁感应电压与线路长度的比例系数为0.68；静电感应电流由0.32A增至4.82A，对静电感应电流影响最大的一相的比例系数为0.77。

5 结论

（1）220kV同塔双回线路在电力系统中的运行方式与停运线路电磁和静电耦合电流和电压有关系。运行线路两侧的电压对停运线路静电感应电压影响较大，成正比例关系，比例系数为0.43，但是考虑到电力系统的运行方式，线路两侧电压的正常变化范围在-10%～10%之间，电压在该范围内变化时，其计算结果对线路上接地开关的选型影响不大。运行线路输送的功率主要影响停运线路的电磁感应电流和电压，两者成正比例关系，比例系数分别为22.59和为0.97，而对静电感应电压和电流影响较小。

（2）线路在塔架上的布置方式对停运线路电磁感应电流、电磁感应电压、静电感应电流和静电感应电压都存在一定影响。但是受塔架型号的限制，线路在塔架上的布置方式变化不大，对感应电流和电压的计算结果影响不大。

（3）线路长度主要影响电磁感应电压和静电感应电流，且成正比例关系，比例系数分别为0.68和0.77，而对电磁感应电流和静电感应电压影响较小。

【参考文献】

[1]魏旭，李长益.500kV同杆架设线路感应电流的计算[J].华东电力，2000，3：7-9.

[2]韩彦华，黄晓民，杜秦生，等.同杆双回线路感应电压和感应电流测量与计算[J].高电压技术，2007，33（1）：140-142.

[3]林军，曾焕岩.同杆双回线换位方式的比较高电压技术[J].高电压技术，2004，30（8）：11-16.

[4]钱鑫，李琥，施围.电力系统仿真计算软件介绍[J].继电器，2002，30（1）：43-46.

[责任编辑：汤静]