1000kV特高压输电线路不平衡度分析及换位方式的研究_图文

1、第37卷第5期2010年9月华北电力大学学报Journal o fN o rt h Ch i na E lectr i c Power U niversityV ol 37,N o 5Sep .,20101000k V 特高压输电线路不平衡度分析及换位方式的研究王 晔(中国电力科学研究院,北京100192摘要:以锡盟 南京1000kV 特高压工程为例,借助PSC A D 仿真软件研究了输电线路不同情况下的电气不平衡问题。仿真结果表明:输电线路不平衡度随着导线长度的增加而增大,随着输送功率的增加而增大,同时受导线排列方式影响较大。对于1000k V 锡盟 南京同塔双回输电工程,推荐采用逆相序排列

2、、反向换位方式,以实现最优的换位效果。关键词:1000kV 特高压;换位;不平衡度;同塔双回中图分类号:TM 6 文献标识码:A 文章编号:1007 2691(201005 0038 05Unbal anced analysis and trans position research for1000k V EHV trans m ission linesWANG Y e(Ch i na E lectr i c Powe r R esea rch Instit ute ,Be ijing 100192,Ch i naAb stract :PSCAD w as used to study tran

3、s m i ssi on li ne unba lance based on 1000k V EHV trans m issi on pro ject fro m X i m eng to N an ji ng .T he e m ulation result show s that unbalance l eve l of trans m ission li ne i s i ncreased w ith t he i ncreasing o f l eng t h o f trans m ission li ne or trans m i ssi on powe r and is i nf

4、l uenced g reatly by the arrang e m ent o f conductors .By study i ng ,reverse phase arrange m en t conductor and rev erse transpositi on me t hod is recomm ended to ga i n best effection f o r 1000k V E HV trans m iss i on pro j ect fro m X i m eng t o N an ji ng .K ey words :1000k V ex tra high vo

5、 ltag e (ehv;transpositi on ;degree of unba l ancedness ;doub l e li nes on the sa m et ow er收稿日期:2009-12-28.0 引 言锡盟 南京特高压交流输电工程,起自锡盟1000kV 变电站,经北京东站、济南站、徐州站,止于南京北1000kV 变电站。该工程计划2012年建成投产,规划最大输送功率为6500MVA 。锡盟 南京特高压输电线路采用同塔双回、三相垂直排列方式,输电距离长,输送功率大。根据以往运行经验可知,如果线路不换位,由于架空线间及对地位置不对称,会造成线路正常运行时产生不平衡电流和不

6、平衡电压1。而输电线路长度、输送功率的大小等因素是影响输电网不平衡的主要因素25。当电网不平衡度过大时,会产生巨大的危害6,7,如:影响发电机等电气设备的正常运行、造成电动机发热和振动、变压器漏磁增加和局部过热、电网线损增大及各种保护和自动装置误动等等。目前,导线换位是减小长距离特高压输电线路不平衡的行之有效的方法。研究适当的换位方式,对于长距离特高压输电是至关重要的。本文结合在建的锡盟 南京1000kV 输电工程,应用PSCAD 仿真软件,研究影响电网不平衡度的因素,并研究适合的换位方式。1 工程概况及计算条件特高压输电杆塔通常采用鼓形塔或伞形塔,锡盟 南京特高压输电工程拟采用伞形塔。典型伞

7、形塔的导、地线挂点对杆塔中心及对地距离如第5期王 晔:1000kV 特高压输电线路不平衡度分析及换位方式的研究表1所示。表1 导、地线挂点位置T ab 1 Suspensi on po i nt o f conductor and earth w i re挂点距杆塔中心距离/m挂点距地面距离/m 挂点1-16 890 4挂点2-1493 5挂点3-15 554挂点416 893 5挂点51473 7挂点615 554挂点7-1899挂点81899挂点排列形式如图1所示。 图1 伞形塔示意图F i g.1 Umbre lla type tower导线选用8分裂LG J 630/55钢芯铝绞线,分

8、裂间距400mm 。地线选用双OPG W 120。2 电气不平衡度计算和分析 中华人民共和国国家标准 电能质量三相电压允许不平衡度!GB /T15543 1995对不平衡度的定义为:三相电力系统中三相不平衡的程度,用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值百分比表示。电压或电流不平衡度分别用 U 或 I 表示。#8根据 电能质量三相电压允许不平衡度!GB /T15543 1995的规定:电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2%,短时不得超过4%。电气设备额定工况的电压允许不平衡度和负序电流允许值仍由各自标准规定。#作为系统组成的输电线路其自身所产生的电压不平衡度必须低于2%。正序、负序电流

9、可以应用对称分量法,由相电流变换得来。相序变换公式为I &1I &2I &0=1a a21a 2a 111I &A I &B I &C(1式中:a =ej120,I &1、I &2、I &0分别对应正序、负序和零序电流。负序电流不平衡度计算公式为 I 2=I 2/I 1。零序电流不平衡度计算公式为 I0=I 0/I 1。输电线按照如图2所示的同相序、异相序、逆相序方式排列。图2 同塔双回输电线路导线排列方式F ig .2 A rrang e m ent m ode f o r conductors ondouble c i rcuit to w er输电线路的排列方式、长度、传输功率、导线间的

10、水平、垂直距离是影响电网不平衡度的重要因素。下面,对不同导线排列方式,研究不换位情况下,各种因素对不平衡度的影响。2 1 输电线路长度对不平衡的影响当传输功率取值为6500MVA,功率因数取值为0 95,对不同输电线长度零序不平衡度、负序不平衡度计算结果分别如图3、图4所示。图3 不同导线排列方式下零序不平衡度曲线F i g .3 Curve of unbalancedness o f li ne s zero sequencenet w ork f o r d ifferent arrange m en tm ode由图3、图4可见,对各种排列方式,输电线39华北电力大学学报 2010 年图

11、4 不同导线排列方式下负序不平衡度曲线F i g.4 Curve of unbalancedness o f li ne s neg ati ve sequencene t w ork for diff e rent arrange m entm ode路不平衡度均随着线路长度的增长而增大。当导线采用同相序排列方式,其负序、零序不平衡度均较其他排列方式大。对零序不平衡度,异相序3排列方式下的不平衡度最小;对负序不平衡度,逆相序排列方式下的不平衡度最小。综合考虑负序、零序电网,逆相序排列方式下的不平衡度最小。从图3、4可以看出,对于各种排列方式,不平衡度均随线路长度的增加而增大。当采用同相序排列

12、方式时,线路在80km处负序不平衡度超过2%的限值。采用异相序排列,线路长度为80130km范围内先后达到限值。而采用逆相序排列,线路约在250km时负序不平衡度达到2%的限值。逆相序排列可以有效降低线路的不平衡度9。2 2 输送功率对不平衡的影响当线路长度为250km,功率因数取值0 95,逐渐增大线路输送功率,采用同相序、逆相序两种排列方式,计算负序和零序电流不平衡度结果如图5、6 所示。图5 两种排列方式、不同输送功率下零序不平衡度曲线F i g.5 Curve of unba lancedness o f li ne s zero sequence net workf o r2arra

13、ng e m ent m odes w ith d ifferen t trans m ission pow er图6 两种排列方式、不同输送功率下负序不平衡度曲线F i g.6 Curve of unba lancedness o f li ne s nega ti ve sequencenet wo rk for2arrangem ent m odes w it h d ifferenttrans m iss i on po w er由图5、6可见,随着输送功率的增大,两种排列方式的负序、零序不平衡度都增大。这主要是由于输电线路上电流的增大造成线间耦合的加剧。同相序排列方式较逆相序排列不平

14、衡度变化较大,因此,逆相序排列在降低线路不平衡度方面优于同相序排列。2 3 水平线间距离的影响当线路长度为250km,传输功率6500MVA,功率因数0 95时,增大导线间的水平距离,计算负序、零序不平衡度结果如图7、8 所示。图7 两种排列方式、不同导线水平距离下零序不平衡度曲线F ig.7 Curve o f unba l ancedness of li ne s zerosequence net work for2a rrangement modes w it hdifferent ho rizonta l d i stance bet ween conducts当双回路水平距离拉远时,

15、对于零序网络,正相序排列下的不平衡度逐渐减小,负序排列下的不平衡度先逐渐减小,然后逐渐增大。对于负序网络,正相序排列下的不平衡度逐渐减小,负序排列下的不平衡度逐渐增大。逆相序排列在降40第5期王 晔:1000kV特高压输电线路不平衡度分析及换位方式的研究 图8 两种排列方式、不同导线水平距离下负序不平衡度曲线F ig.8 Curve o f unba l ancedness of li ne s negativesequence net wo rk for2arrang e m ent m odes w it hdifferent hor i zonta l d istance bet wee

16、n conducts低线路不平衡度方面优于同相序排列。2 4 垂直线间距离的影响当线路长度为250km,传输功率6500MVA,功率因数0 95时,增大导线层间距,计算负序、零序不平衡度结果如图9、10 所示。图9 两种排列方式、不同层间距离下零序不平衡度曲线F i g.9 Curve of unba lancedness o f li ne s zerosequence net wo rk for2arrang e m ent m odes w it hdifferent ve rti ca l d i stance bet ween conducts由图9、10可见,当导线同相序排列时,随

17、着导线层间距增大,负序、零序不平衡度增大。当导线逆相序排列时,随着导线层间距增大,零序不平衡度增大,负序不平衡度减小。逆相序排列在降低线路不平衡度方面优于同相序排列。根据上述分析,对于不同的导线排列方式、长度、传输功率、导线间的水平、垂直距离,逆相序排列在降低线路不平衡度方面优于同相序排列。 但是,逆相序排列对于长距离、大容量输电图10 两种排列方式、不同层间距离下负序不平衡度曲线F i g.10 Curve o f unba l ancedness of li ne s negativesequence net wo rk for2arrangem ent m odes w it hdiff

18、erent vertical d i stance bet w een conduc ts仍然不能满足不平衡度小于2%限值,必须采取措施,将不平衡度降低到允许范围之内。3 换位方式的研究根据以往经验,换位可以有效得抑制同塔双回线路不平衡。目前通常采用三段换位方式。下面,研究适合于特高压电网的三段式换位方式。考虑正相序排列、异相序3排列和逆相序排列,分别采用正向和反向换位方式,共有6种组合方式,绘制导线逆相序反向换位图和同相序同向换位,如图11,12所示。设输电线路全长300km,输送功率6500MVA,功率因数0 95,导线换位后零序、负序不平衡度计算结果如表2所示。41华北电力大学学报201

19、0年由表2可见,一次全换位后,各种方式不平衡度显著减小,均低于2%的限值要求。其中,逆向排列反向换位效果最好,很好解决了远距离输电不平衡度大的问题,适合在工程中应用。表2 换位后不平衡度T ab 2 D egree of unba lancedness a fter transpos ition导线排列方式换位方式零序不平衡度负序不平衡度同相序排列同向0 070 24反向0 051 87异相序排列3同向0 671 41反向0 580 69逆相排列同向0 080 72反向0 040 124 结 论(1随着线路长度增大,换位前、后线路不平衡都呈现增大的趋势;(2随着输送功率的增加,输电线路电气不平

20、衡度增大;(3导线排列方式对线路电气不平衡度影响大。同相序排列方式的电气不平衡度最大,异相序排列方式次之,逆相序排列方式最小。本工程推荐采用(推荐双回路导线采取逆相序排列方式(ABC CB A;推荐双回路采取反向换位的换位方式;推荐线路换位距离取200km。参考文献:1A aron K a l yuzn.A na l y si s of current unbalance in transm ission sy stem s w ith sho rt li nesJ.I EEE T ransacti ons on Pow er De li very,2007,22(2:1040 1048.2戴雨剑.基于E M TP的高压输电线路换位研究J.电网技术.2006,30(增刊:133 135.3韦刚,张子阳,房正良,等.多回输电线路并架的不平衡性分析J.高电压技术,2004,30