交直流输电线路平行接近的工频电磁感应影响

李奇

摘 要：随着我国电力系统建设的不断深入，我国电力系统也愈发完善。近年来随着社会快速发展，输电线路建设外部环境日益严峻，线路路径受限很容易导致多线路平行或相邻的问题出现，尤其是当交流线路接近直流线路时，会在一定程度上造成直流线路工频电压和电流的改变，进而影响线路的实际运行状态。由此，针对交流线路对平行接近的直流线路造成工频电磁感应影响问题的研究便显得尤为重要。该文拟通过对500 kV交流线路和直流线路平行接近的状态下，对直流线路中工频电流的电磁感应问题进行研究，研究能够优化、改善的方法，在一定程度上为我国电力系统的安全稳定运行提供帮助。

关键词：交流线路；直流线路；工频电磁感应

中图分类号：TM726 文献标志码：A

随着我国电力系统建设的不断深入，我国城市中架设的电力线路越来越多，这种情况的存在，就不可避免地出现城市电力线路网络重叠或相邻的问题。根据大量的研究发现，当交流线路与直流线路处于平行状态时，运行的直流线路会产生一定程度的工频电磁感应问题，从而影响环流变压装置的正常运行。由此，针对交流线路对直流线路的工频电磁感应问题进行研究已经逐渐成了我国电力工作者们不可忽视的重要课题之一。该文将分别针对3种不同状态下的交流线路对直流线路所造成的工频电磁影响进行阐述，以期能够为未来电力系统的安全、稳定运行提供帮助。

1 正常运行状态下交流线路对平行接近的直流线路工频电磁感应影响

1.1 正常运行状态下交流线路对平行接近的直流线路工频电感应

根据以往的研究可以发现，当直流、交流线路相互平行且接近时，交流线路中的耦合状态会使直流线路上的电压发生改变，从而形成一种类似三相运行的交流线路，虽然这个状态下线路的电压是相对稳定的，但是由于直流线路与交流线路各相导线之间的距离不等，所以会造成电流活动，进而影响线路的电力输送能力。就目前来说，大部分直流线路都架设有地线，经过计算可以发现，当线路处于电容耦合状态时，直流线路中的感应电流变化如图1所示。可以发现，在实际的运行环节中，直流线路与交流线路之间的平行间距越近，线路中的感应电流也会随之增加。

1.2 正常运行状态下交流线路对平行接近的直流线路工频磁感应

与上述电感应相类似，当交流线路处于运行正常的状态时，由于交、直流线路中各相/极导线间的距离不等，会使线路中产生的电压也随之发生不同的改变，进而出现不同的且不能相互抵消的纵电动势。这一电动势的作用会使直流线路电流流入变压器绕组，从而产生后续的工频磁感应问题。虽然大部分接地的直流线路会对磁感应做出一定的屏蔽，但是因为线路二次磁场的多次磁反应也会在很大程度上降低磁感应的效果，从而产生纵向的电动势，进而影响直流线路实际的运行。

2 换位状态下交流线路对平行接近的直流线路工频电磁感应影响

根据上述研究，该文认为如果在实际的运行过程中，要想从根本上降低工频电磁感应对直流线路运行电流的影响，可以通过在整个交流线路平行段上进行换位的方式来降低交流线路对平行接近直流线路的影响。根据大量的计算结果可以发现，在距离不等的状态下，如果整个线路的接近距离相等，那么电磁感应之间的作用将抵消，对于线路的总感应数量将为零，根据其计量结果可以发现：在不同的相序排列中，直流线路所产生的耦合数值与地线上的电压或电势在数值上比较相等，进而合成后总感应的量控制在零左右，从而达到预期，减少电磁感应的目标。

3 故障状态下交流线路对平行接近的直流线路工频电磁感应影响

从以往针对交流线路对平行接近的直流电路的影响情况来看，通常情况下，当交流线路发生接地的故障后，无论交流线路的三相电压是否稳定，都会产生较为明显的电压不平衡的问题，进而造成较为严重的直流线路电压突变，虽然这一反应环节持续的时间会相对比较短，但是仍旧会因瞬时电压的激增而造成较为明显的变电装置过热等问题，影响实际的用电安全情况。从故障状态下交流线路对平行直流线路的电感应影响来说，假设预期的故障相电压为0左右，非故障区域仍旧保持着较为稳定的正常电压，就可以发现在线路的运行状态下，如果出现的是单相线路故障，线路的电感应随着直流线路中的工频电压和电流改变的并不十分明显，而当出现单侧相电路短路时，线路中的电压和电流则呈现较为明显的负向关联，这就意味着单侧相电路中的电流与其他2个方向的电感应现象起到了屏蔽的作用，进而影响实际直流线路的电感应情况；从故障状态下的交流线路对直流线路的磁感应现象来说，在实际的操作、计量环节，为了能够更加便捷地计量不同状态下的直/交流磁感应的数量情况，应根据在不同线路短路的状态下线路中纵电动势随着距离相点的长度变化之间的关系来探究短路状态下线路中整体存在的电动势改变问题，其研究結果呈下降趋势。

根据上述研究结果可以认为，在短路状态下，交流线路对于平行接近状态下的直流线路会产生较多的纵电动势，远远高出正常的数值范围。

4 结语

综上所述，随着我国针对输电线路运行研究的不断深入，大量研究表明交流线路对平行接近的直流线路的工频电磁感应影响主要表现在以下几点：一是正常运行状态下的交流线路对直流线路产生了电感应现象，尤其是当两线路之间的距离相对较近的状态下，随着距离的减少，其感应量相应地增加，虽然不会较为明显地对换流设备造成影响，但也会产生较多的工频电流经设备流入大地；二是正常运行状态下的交流线路对直流线路产生了磁感应现象，主要是由于产生线路纵电动势的方式产生工频电流，进而使线路中的正、负极导线之间形成电流回路，从而产生偏磁电流。该文认为，当交流、直流线路因平行接近出现电磁感应现象时，可以通过在接近位置进行换位的方式，以达到降低交、直流线路之间电磁感应的目的，从而保证其后续的良好运行，从根本上为我国电力事业的发展添加助力。

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