同塔双回输电线路电气不平衡度的改善措施

陶祥博

【摘 要】本文主要论述了同塔双回输电线路电气参数不对称会造成线路电流、电压不平衡，影响系统运行的经济性与可靠性，介绍了同塔双回输电线路电气不平衡度的分析指标与计算方法，研究了双回输电线路不平衡度的改善措施。

【关键词】同塔双回输电线路；电气不平衡度；改善措施

一、前言

当下随着电力电网的不断发展，技术水平不断提高，同塔双回输电线路的应用越来越广泛，但其暴露的电气不平衡度问题也直接影响着配电网的稳定性及安全性。

二、同塔双回输电线路不平衡度

同塔双回输电线路具有节省输电走廊，增加输电容量，降低施工成本等优点，在电网中得到广泛应用。在同一塔上的双回线传输线的每个电路的每个相和两个回路线之间存在复杂的电磁和静电耦合关系。即使单回线是一条均匀移动的平衡线，由于导线的排列和相位，双线也会被设置。即使序列排列和换位方向不同，也难以达到完全对称。输电线路不平衡的三相电流会增加线路损耗，影响电气设备的正常运行，影响电力系统运行的可靠性和经济性。

因此，研究同塔双回输电线路不平衡程度对线路工程施工和电网稳定运行的影响因素和改进措施具有重要意义。随着传输环境越来越复杂，影响系统三相电流不平衡的因素越来越多。过去，大多数对不平衡输电线路的研究都考虑了线路参数和负荷不对称等影响因素。但是，实际电路设计应主要考虑线路本身造成的不平衡程度。本文假定三相负载是对称的，并着重讨论由线参数不对称引起的不平衡传输线。通过在同一塔架上建立220kV双回线交流输电线路模型，仿真计算提出了改善同塔双回输电线路不平衡的措施，为输电线路设计提供了一定的技术参考。

（一）电气不平衡度指标

同塔双回线不平衡参数可分为电磁不平衡度和静态不平衡度。将正序电压施加到传输线的头部，并将三端短路以确定头端电流的序列分量。然后通过使用定义可以计算电磁不平衡。正序电压施加到线路的头部，并且端子打开以找到头端。电流的顺序分量，然后计算静态不平衡度。本文考虑到电磁不平衡度和静电不平衡程度，在线路初始施加正序电压，通过将三相对称负载连接在线路上，可以得到研究中使用的不平衡度指数。结束。为了说明电路之间的耦合对其电不平衡的影响，分别定义双回线路每回导线的负序、零序不平衡度为mI2、mII2和mI0、mII0：

（二）不平衡度计算方法

目前，采用三相潮流法，电磁暂态过程法，传输矩阵法等方法计算同塔双回线路不平衡程度。本文采用PSCAD/EMTDC仿真计算双回线路输电线路不平衡度。通过线路和地线参数，位置等条件计算双回线路的电气参数矩阵，根据线路的传输功率和功率因数计算负载阻抗，利用相位对多导线进行解耦模式转换，并通过解波过程获得传输线。通过电压和电流分配，再通过相序变换公式将头端电流从相位分量转换为正序分量，负序零序分量，最后根据双回线传输线路不平衡度的定义进行计算。

三、不平衡度改善措施

本文所研究的同塔双回输电线路不平衡的措施应根据实际工程的具体情况进行选择。塔式选型主要在输电线路的设计阶段进行。蝴蝶型一般用于大跨度塔架；伞塔和鼓塔在电磁环境中几乎没有区别，但伞塔比鼓塔有更好的防雷性能。因此，在满足防雷性能的前提下，鼓式塔架最好能减少不平衡。导线换位可以显着减少同一塔架上的双回线路不平衡。

但设计和运行经验表明，输电线路的完整换位会在一定程度上降低线路的机械强度和电气强度，增加施工和运营成本。在实际工程中，应考虑长度超过100km的输电线路换位。调整双回线路的背靠背距离对负序不平衡具有重要影响，特别是对于传输通道的狭窄区域。在输电线路的设计阶段，紧凑的输电线路可以用来压缩背靠背的距离，这不仅节省了输电走廊，还减少了负序不平衡。对于现有的非更换架空线，考虑到项目的实际应用和经济性，不宜采用转换塔架结构和导体换位等方法来限制线路参数的不对称性。

优化导线相序布置不仅能有效改善同塔双回线路的不对称性，而且具有良好的经济性和可操作性。这是限制同塔双回输电线路不平衡电流的重要措施之一。通过合理配置电容器来补偿线路参数，可以从根本上抑制不平衡问题。对于同一塔上的四回路和多回路传输线，导体的换位结构复杂。如采用优化相序布置，导线位置调整等措施，不平衡度仍难以达到要求，补偿电路的非对称参数可通过配置补偿电容。进一步减少不平衡的程度。

1.双回输电线路采用鼓式塔式。负序与零序之间的不平衡最小，其次是伞型塔，蝴蝶型塔最不平衡。塔型對零序不等程度的影响非常明显，对负序不平衡度的影响相对较小。

2.导线的相序排列是影响不平衡程度的重要因素。在同一相序中，不平衡程度最大，异相序列次之，反相序列最小。相序排列对不平衡度的影响大于零序不平衡度。

3.对于单个整循环换位，逆相序反向换位的不平衡度最小，异相序同向换位和同相序同向换位次之，异相序反向换位的不平衡度最大。对于2个整循环换位，换位方式l/6-l/6-l/3-l/6-l/6的不平衡度明显小于换位方式l/6-l/6-l/6-l/6-l/6-l/6，且可以减少换位次数。

4.同一塔架上的双回线传输线的背靠背距离会影响回路之间的电磁耦合，进而影响负序和零序不平衡。随着背靠背距离的减小，负序不平衡度明显减小，零序不平衡度略有增加。减少双回路传输线的背靠背距离，并使用紧凑型传输线来减少负序不平衡。

5.电容补偿传输线参数矩阵中的元素可以灵活调整。通过确定合理的补偿容量，可以有效提高线路参数不对称引起的负序电流不平衡。随着传输线长度的增加，电容器补偿会逐渐增加负序不平衡度的改善程度。

四、结束语

改善同塔双回线三相电流不平衡度的措施，主要从相序排列方式、杆塔型号、整循环环位等方面着手。双回输电线路采用鼓型杆塔，其不平衡度最小，伞型杆塔次之，蝴蝶型杆塔的不平衡度最大。塔型对不平衡度影响非常明显。导线相序排列方式是影响不平衡度的重要因素。同相序排列时不平衡度最大，异相序次之，逆相序最小。整循环换位次数也对不平衡度的有影响，建立在设计是应适当考虑线路的整循环换位次数。

【参考文献】

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