特高压输电线路工频参数测试干扰水平的计算与测量

张青青，韦景，张岩，王庆玉，张高峰

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，济南250003；2.国网山东省电力公司济宁供电公司，山东济宁272023）

特高压输电线路工频参数测试干扰水平的计算与测量

张青青1，韦景2，张岩1，王庆玉1，张高峰1

（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，济南250003；2.国网山东省电力公司济宁供电公司，山东济宁272023）

分析输电线路工频参数测试干扰产生的机理，应用电磁暂态仿真软件EMTP对廊坊—泉城特高压输电线路工频参数测试的干扰水平进行计算，并通过实测数据验证仿真计算方法的正确性。为特高压输电线路工频参数测试方案制定提供理论指导，保障该线路工频参数测试人员及设备的安全，避免陪停邻近线路带来的经济损失。

特高压；输电线路；工频参数测试；干扰水平

0 引言

随着超高压、特高压的建设与发展，输电线路走廊日益紧凑，输电线路同走廊架设、并行、跨越架设的情况越来越多。不同电压等级输电线路间相互耦合，干扰水平（电磁感应及静电感应电压、电流水平）越来越高，静电感应电压可高达10~100 kV［1］，感应电流可高达10~100 A，严重威胁现场作业人员及设备的安全。因此，为保障特高压输电线路工频参数测试人员及测试仪器的安全，制定科学的输电线路工频参数测试方案，确定是否需要邻近线路陪停，必须首先了解现场作业前干扰水平大小。

应用电磁暂态仿真软件EMTP［2］对1 000 kV廊坊—泉城特高压输电线路干扰水平进行仿真计算，并通过与现场测试结果对比，验证了该仿真计算方法的正确性。

1 输电线路工频参数测试干扰机理

输电线路工频参数测试易受干扰的种类主要包括静电感应电压、电磁感应电压、静电感应电流、电磁感应电流［3］。

1.1 静电感应电压

静电感应电压在受试输电线路两端接地开关均不接地的情况下，由运行线路对受试输电线路的电容，受试输电线路对大地的电容分压产生。以受试输电线路a相为例，静电感应电压产生机理［4］如图1所示。

1.2 电磁感应电压

电磁感应电压在受试线路开关一端接地，由运行线路电流产生磁通匝链进而产生感应电动势。以受试输电线路a相为例，电磁感应电压产生机理如图2所示。

图1 静电感应电压产生机理示意

图2 电磁感应电压产生机理示意

1.3 静电感应电流

受试线路接地开关一端接地，静电感应电流即为从运行线路与受试线路间的电容经受试线路流入大地产生的电流。以受试输电线路a相为例，开合静电感应电流示意见图3。操作接地开关闭合，受试线路上流过的电流即为静电感应电流。

图3 静电感应电流产生机理示意

1.4 电磁感应电流

受试线路两端接地开关均接地，电磁感应电流即为由运行线路在受试线路上的感应电动势引起的环流。以受试输电线路a相为例，开合电磁感应电流示意见图4。

图4 电磁感应电流产生机理示意

2 计算模型

2.1 输电线路基本信息

廊坊—泉城特高压输电线路全长约372 km，途径北京、天津、河北、山东4个省市，沿线地理环境、线路跨越、并行工况复杂，且线路非全线同塔双回，换位繁多，使得本条输电线路建模仿真数据量大，各项数据逻辑关系分析难度大。廊坊—泉城特高压输电线路相序布置及换位如图5所示。

廊坊—泉城特高压输电线路导线型号为8×JL1／G1A－630／45，分裂间距400mm，直流电阻0.0455Ω／km。双回路普通地线采用JLB20A－185铝包钢绞线，直流电阻0.470 4 Ω／km。OPGW采用OPGW－185，直流电阻0.468 Ω／km。单回路普通地线采用JLB20A－170铝包钢绞线，直流电阻0.498 Ω／km，OPGW采用OPGW－170，直流电阻0.496 Ω／km。土壤电阻率分布在3.14～127.23 Ω·m。

图5 廊坊—泉城特高压输电线路相序布置及换位

2.2 输电线路模型搭建

综合考虑输电线路沿线地理环境、相序、塔形、导线架设方式、土壤电阻率、并行运行线路等因素，在ATP-EMTP中搭建廊坊—泉城特高压输电线路模型。

其中廊坊—泉城特高压输电线路影响较大的并行线路为500 kV骅静线与220 kV石武线、屈豆线、石豆线，由于220 kV石武线、屈豆线、石豆线与本特高压输电线路距离较远，且电压等级相对较低，仿真计算中未考虑其对干扰水平的影响［5］。

500 kV骅静线（原500 kV沧东-板桥线）N36～N78段与1 000 kV北京东—济南特高压输电线路7L60～7S95段并行，并行间距83～385 m，并行长度19.2 km，骅静线Ⅰ回线路运行功率为290～320 MVA，骅静线Ⅱ回线路运行功率为240～270 MVA。

廊坊—泉城特高压输电线路干扰水平计算仿真模型如图6所示。

图6 廊坊—泉城特高压输电线路干扰水平仿真计算模型

邻近线路实际运行工况的模拟方法如下：邻近输电线路线电压U，三相输送功率为S=P+jQ；则等效相电压峰值为；等效负荷阻抗为Z=R+jX，R为等效电阻，X为等效电抗，且满足。

输电线路模型搭建关键点包括：

1）模型分段设计。根据输电线路沿线土壤电阻率、输电线路架设方式、输电线路相序、运行线路与感应线路的并行间距号4个因素确定输电线路模型分段点。4个因素为与的关系，若4个因素同时一致，则在一个设计段中。

2）邻近线路输送功率的模拟。通常并行运行线路模型以实际线路运行潮流与端电压进行模拟［2］。但由于特高压输电线路跨越较大，低电压等级并行线路实际运行数据不易获取，而静电感应电压又远大于电磁感应电压，工程中可以在并行线路两端同时施加电压源模拟。

3）邻近跨越线路因交叉角较大，不考虑其对本特高压输电线路干扰的影响［5］。

3 干扰水平计算与实测结果

依据图6所示的仿真计算模型，将特高压输电线路两端开路，仿真计算静电感应电压Us；将特高压输电线路一端接地，一端开路，仿真计算电磁感应电压Uem；将特高压输电线路两端接地，计算接地感应电流I。ATP-EMTP仿真计算与现场实测结果见表1。

表1 廊坊—泉城特高压输电线路干扰水平计算与实测结果比对

通过表1可以看出，仿真计算结果与实测结果有很好的一致性，误差较小，能很好地满足工程需求。产生误差的主要因素为：1）计算中认为220 kV及以下并行运行线路对本条线路干扰水平影响较小，未考虑；2）运行线路与本条线路并行间距不是一个定值，计算中取设计资料的加权平均值，与实际情况有一定的出入；3）并行线路功率取了输送功率波动范围内的较大值。

4 结语

通过应用ATP-EMTP电磁暂态仿真软件对1 000 kV廊坊—泉城特高压输电线路工频参数测试干扰水平进行了计算，并与现场实测结果进行了对比分析，二者具有很好的一致性。

通过仿真计算结果可以看出，本特高压输电线路的干扰电压小于1 kV，干扰电流很小，不需要邻近线路陪停。此计算结果很好地应用于指导1 000 kV廊坊—泉城特高压输电线路工频参数测试前陪停方案的制定，避免了邻近线路陪停带来的经济损失。同时，测试人员根据计算的干扰水平大小，配备了相应的测试设备，制定了相应的抗干扰措施和安全措施，保障了特高压输电线路工频参数测试人员的安全及测试工作的顺利开展。

特高压输电线路工频参数测试干扰水平计算需综合考虑输电线路设计参数、沿线地理环境、气候、土壤电阻率、并行线路运行数据、并行长度、并行间距等参数，才能确保计算值满足工程需求。

［1］郭志红，姚金霞，程学启，等.500 kV同塔双回线路感应电压、电流计算及实测［J］.高电压技术，2006，32（5）：11-14，50.

［2］吴文辉，曹祥麟.电力系统电磁暂态计算与EMTP应用［M］.北京：中国水利水电出版社，2012.

［3］王艳杰.500 kV同塔双回输电线路感应电压电流仿真试验研究［D］.沈阳：沈阳工业大学，2008.

［4］邹林.输电线路电气参数计算软件的研究［D］.武汉：华中科技大学，2008.

［5］王少华，胡文堂，邹国平，等.邻近线路对皖电东送特高压线路工频参数测试的影响［J］，电网技术，2014，38（5）：1 163-1 168.

Interference Level Calculation and Measurement of UHV Transmission Line Frequency Parameters Test

ZHANG Qingqing1，WEI Jing2，ZHANG Yan1，WANG Qingyu1，ZHANG Gaofeng1
（1.State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China；2.State Grid Jining Power Supply Company，Jining 272023，China）

The mechanism of power line parameter test interference of transmission line is analyzed,and through the electrical transient analyzer program(EMAP),the interference level of the power-frequency parameter measurement of Langfang-Quancheng UHV transmission line is calculated.The calculation method is proved to be accurate by practical measurements. Calculation results can provide a theoretical guidance for power-frequency parameters measurement scheme and guarantee the safety of personnel and equipment.At the same time,the economic loss caused by adjacent transmission line power failure is avoided.

UHV;transmission line;power-frequency parameters measurement;interference level

TM75

A

1007－9904（2016）12－0012－03

2016-08-16

张青青（1984），女，工程师，主要从事电能质量技术监督及线路参数测试方面的工作。