超高压π接输电线路电气不平衡度及换位研究

田开庆

摘要：利用电磁暂态仿真程序（PSCAD/EMTDC）搭建典型500kV输电线路模型，结合Matlab软件进行编程计算。通过计算，推荐了单条超高压输电线路电气不平衡度的允许值：负序电压不平衡度允许值为0.50%、零序电压不平衡度为0.50%、负序电流不平衡度为2.5%、零序电流不平衡度为2.0%。针对超高压输电线路三种常见的π接方式进行仿真计算，解决了π接后线路是否需要换位及如何选取换位点等问题。

Abstract： This paper uses the electromagnetic transient simulation program （PSCAD/EMTDC） to build a typical 500kV transmission line model and combines with Matlab software for programming calculation. Through calculation， the allowable values of the electrical unbalance of a single EHV transmission line are recommended： the allowable value of the negative sequence voltage unbalance is 0.50%， the zero sequence voltage imbalance is 0.50%， the negative sequence current unbalance is 2.5%， and the zero sequence current imbalance is 2.0%. The simulation calculation is carried out for three common π-connection modes of ultra-high voltage transmission lines， which solves the problem of whether the line needs to be changed after PI transmission line and how to change the position.

关键词：π接线路;电气不平衡度;换位

Key words： PI transmission line;electrical unbalance degree;transposition

中图分类号：TM75                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）07-0165-04

0  引言

目前，《110kV～750kV架空输电线路设计规范》（GB 50545-2010）规定：中性点直接接地的电力网，长度超过100km的输电线路宜换位;对于π接线路应该校核不平衡度，必要时进行换位。未针对π接线路作出详细规定。为此，本文利用PSCAD/EMTDC搭建超高压输电线路典型模型，推荐了单条超高压输电线路电气不平衡度的允许值，为今后工程设计提供参考;同时，对超高压输电线路三种常见的π接方式进行仿真计算，解决了π接后线路是否需要换位及如何选取换位点等问题。

1  超高压输电线路电气不平衡度允许值

1.1 仿真模型

利用PSCAD/EMTDC软件搭建典型的500kV输电线路模型。设首段电源電压为m=525∠30°，末端电源电压为，两侧电源系统阻抗相同，正、负序阻抗为：zs1=1.2027+j39.444？赘，零序阻抗为zs0=23.445+j117.255？赘。系统接线如图1所示。

线路导线采用4×JL/G1A-400/50钢芯铝绞线，分裂导线间距为400mm，地线采用JLB20A-120铝包钢绞线，土壤电阻率取300Ω·m，线路输出功率为1300MW，搭建水平排列杆塔输电线路，如图2所示。

1.2 电气不平衡度允许值推荐

按照图1及图2所示的模型，改变线路长度，不同线路长度下的电气不平衡度如表1所示。

本文在表1中100km线路时的数据考虑一定的裕度，并结合大量仿真计算的基础上，本文推荐单条输电线路电气不平衡度允许值：负序电压不平衡度允许值为0.50%、零序电压不平衡度为0.50%、负序电流不平衡度为2.5%、零序电流不平衡度为2.0%。

2  π接输电线路电气不平衡度

一般而言，π接输电线路有如下几种形式：①单回输电线路π接单回输电线路;②同塔双回路π接同塔双回路输电线路;③同塔双回π接单回输电线路。

2.1 单回输电线路π接单回输电线路

典型的单回输电线路π接单回输电线路拓扑图如图3所示。

Q端的电气不平衡度如表2所示。

由表2中数据可以看出，π接点距离线路中点越近，电气不平衡度越小。计算不同换位点下的电气不平衡度，如表3-表4所示。

单回输电线路被π接后，若其中一条线路含有1基换位塔，是否需要在π接线路上增加换位塔可根据上表确定。

2.2 双回输电线路π接双回输电线路

同塔双回输电线路建议采用同相序同向换位、异相序同向换位和逆相序反向换位这三种换位方式。

2.2.1 同相序同向换位π接线路研究

同相序同向换位π接线路拓扑如图4所示。

Q端的电气不平衡度如表5所示。

由表5中的数据可以看出，π接点距离线路中点越近，MQ线路的电气不平衡度越小。计算不同换位点下的电气不平衡度，结果如表6-表8所示。

综合上述几个表的数据可以得出如下结论：同相序同向换位π接线路，若其中一条线路含有1基换位塔，是否需要在π接线路上增加换位塔表7- 8中的数据确定。

2.2.2 异相序同向换位π接线路研究

异相序同向换位π接线路拓扑如图5所示。

Q端的电气不平衡度如表9所示。

由表9可以看出，π接点距离线路中点越近，综合考虑MQ线路的电气不平衡度越小。计算不同换位点下的电气不平衡度，结果如表10-表12所示。

综合上述几个表的数据可以得出如下结论：异相序同向换位π接线路，若其中一条线路含有1基换位塔，是否需要在π接线路上增加换位塔可根据上表确定。

2.2.3 逆相序反向换位π接线路研究

逆相序反向换位π接线路拓扑如图6所示。

Q端的电气不平衡度如表13所示。

图6所示的逆相序反向排序的同塔双回π接线路，经过一次换位后电气不平衡度均可限制在规定值内。同塔双回输电线路长度为360km，进行一次换位，不同换位点下的电气不平衡度如表14所示。

由上表可以看出，长度为360km的逆相序排列线路且进行了一次反向换位，电气不平衡度均在允许范围内。因此，考虑其他因素的影响，这里建议，当逆相序排列的同塔双回输电线路长度小于300km时，线路进行一次换位即可满足电气不平衡度的要求。

2.3 双回输电线路π接单回输电线路

受电气间隙限制，一般单回输电线路中相接双回路上相，因此双回输电线路π接单回输电线路仅存在以下两种情况，即同相序排列π接线路和异相序排列π接线路。

同相序排列π接线路计算结果如表15所示，异相序排列π接线路计算结果如表16所示。

由上述数据可以看出，双回输电线路π接单回输电线路，同塔双回路部分采用异相序排列优于同相序排列。但是，在双回路换位单回路时，双回路采用同相序排列时的电气间隙较好。

3  结论

①推荐单条超高压输电线路电气不平衡度的允許值：负序电压不平衡度允许值为0.50%、零序电压不平衡度为0.50%、负序电流不平衡度为2.50%、零序电流不平衡度为2.0%，为今后工程设计提供参考。

②对超高压输电线路三种常见的π接方式进行仿真计算，解决了π接后线路是否需要换位及如何选取换位点等问题。

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