双回线回路间耦合特性的理论分析

双回线回路间耦合特性的理论分析

1川二滩电站和河南东南角-麻黄段同杆双回线线路为了满足高产、稳产铁路走廊和施工成本的需要，越来越多的线路采用了同杆双回路。中国东北部伊哈-冯500kv线路190多公里，四川省二滩电站500kv，山西省阳阳-东明段500kv，三河路也采用了同样的双杆双回路。同杆双回线回路间距离较近,回路间的耦合较强,因此出现了许多特殊问题。例如当一回路停运检修另一回运行时,运行回路必然在检修回路耦合出较高的感应电压电流,当运行回路发生故障时情况就更严重,可能对正在检修的工作人员的安全造成危害,因此本文所做的双回线回路间耦合研究是具有较高实用价值的。2换段耦合方式同杆双回线路常见的换位方式如图1所示。在进行电力系统故障计算时,多相线路通常转化为单相求解,这就需要对阻抗矩阵进行相模变换,经过变换三相线路可以转化为相互独立的序分量进行计算,这样可大大减少计算量,同杆双回路也一样可以用对称分量法作类似变化,对于图1(a)所示换位方式有:矩阵中标记元素为非零元素,由于矩阵第1和第4列分别对应I回和Ⅱ回的零序分量,故从上式可以明显看出,图1(a)所示的九换位方式两回路间只存在零序耦合。同理,图1(b、c)所示的三换位方式的模域阻抗矩阵分别为:从以上两式可明显看出,三换位方式下回路间各序耦合都存在。由上述分析看出,九换位方式下线路两回路之间只有零序耦合,当一回路正常运行时两回路间的耦合很小;而三换位方式下两回路间不仅存在零序耦合还存在正序耦合,故一回路运行时两回路间的耦合较大。所以在相同的线路结构、传输功率及运行状态下,九换位方式下的回路间耦合小于三换位方式,这就是九换位方式下的感应电压电流值低于三换位一个数量级的原因。由此可见,换位方式对回路间耦合的强弱起决定性作用。3线路线路最大源头活性本模型采用双机同杆双回线线路系统,如图2所示,计算程序用微机版EMTP。试验首端电源电势为Ë1=354.178∠0°kV,正序阻抗为Z11=4.638+j300.947Ù,零序阻抗为Z10=j102.81Ù。末端等效电源电压为E2=286.434∠-20°kV正序阻抗为Z21=4.9221+j55.3738Ù,零序阻抗为Z20=49.221+j166.1212Ù。线路为同杆双回线,正序电阻为0.024Ù/km,正序电抗为0.257Ù/km,正序电容为0.01307ìF/km;零序电阻为0.401Ù/km,零序电抗为1.418Ù/km,零序电容为0.0055ìF/km;每条线路首末端各有一组高抗,额定电压为525kV,容量为3×40Mvar,中性点带小电抗为400Ù;线路参数由导线排列方式和尺寸、高度、地段的电阻率等用EMTP计算得到。4换头保护关系电液接地开关选用由于同杆双回路两回路间距离较近,线间的互感和线间电容数值较大,相应在检修回路上产生的感应电压电流也不容忽视,按检修回路的接地状态不同可得到不同的感应电压和电流值。(1)一回正常运行,一回停运情况双回线路检修一回路时经常使该回路停运,另一回路正常运行,表1~3为此状态下的线路参数计算结果。(表中开路或接地状态均指三相,单端接地指线路一端三相接地,另一端三相开路)。IEC接地开关额定电流和电压标准如表3所示。从表1~3可以看出,三换位情况下Ⅱ回线上的容性感应电流超过A类隔离开关标准,故该线路模型下应选用B类接地开关;而九换位情况下的感应电压电流数值均低于A类隔离开关标准,较三换位情况下低一个数量级左右。由此可见换位方式对回路间耦合强弱起决定性作用,也证实了上节分析的正确性。(2)一回发生故障,一回停运情况线路检修过程中运行回路也可能发生故障,这样对检修人员会有一定影响,因此本文计算还考虑了运行回路产生工频过电压对停运回路的耦合情况,由于一回停运检修时运行回路一般禁用单相重合闸,因此文中不考虑操作过电压情况。另外,停运检修一般避免雷雨条件,故本文也不考虑运行线雷电过电压情况。产生工频过电压的原因有不对称接地故障、空载线路的电容效应、发电机突然甩负荷等,本文计算的工频过电压包括空载长线过电压、不同故障类型及故障位置的接地过电压。计算结果见表4~6,表中I回线首端和中间接地状态指首端或中间通过接地开关接地,首端三相跳开;末端接地状态指末端通过接地开关接地,末端三相跳开;线路换位方式均为三换位。从表4~6可以看出,I回路发生空载长线电容效应及不对称短路工频过电压时,Ⅱ回线上的感应电流均超过A类隔离开关标准,考虑选用B类隔离开关;I回线A相和A、B相接地故障情况下,Ⅱ回线上的静电感应电压和电磁感应电压超过了B类隔离开关标准;故对这种线路一回路停运检修时应注意以下几点:(1)Ⅱ回检修停运时两端开关打开,在线路两端挂接接地开关之前应尽量避免线路I存在末端或首端接地故障;(2)Ⅱ回线检修过程中应保证接地开关严格闭合,禁止在检修过程中打开;(3)Ⅱ回线检修完毕,在打开接地开关和闭合Ⅱ回线两端开关之前应确认线路I不存在末端或首端接地故障。由于线路各相间电容、互感不同及线路的不均匀性,计算所得I回A相和AB相故障情况下的感应电压电流呈现出不规则变化,所以故障类型对回线间耦合影响不大。5换换方方式对耦合的影响(1)理论分析得出在相同的线路结构、传输功率及运行状态下,九换位方式的回路间耦合较三换位方式弱。(2)建立同杆双回线研究模型对线路不同换位方式下的耦合进行计算可看出,九换位下的感应电压