改善同塔混压双回直流输电线路电磁环境研究

为了改善高压直流输电线路日益严重的电磁影响,提出混压双回直流输电线路布置的新方案。新方案线路布置通过改变极导线空间几何架构,重构极导线电晕后正负离子的空间分布状态来减弱直流输电线路对环境的电磁影响,研究其电磁环境具有重要意义。本文基于Kaptzov假设,运用COMSOL多物理场耦合计算了新方案和常规布置下直流线路的离子流浓度、合成电场、走廊宽度以及合成电场在不同风速下的变化。结果表明,选择合适的新布置方案可有效改善电磁环境影响,节约输电走廊资源。此外,新方案布置下直流线路特有的低值域不对称电磁环境具有优异的抗风性与稳定性。

500kV/220kV同塔混压四回交流输电线路电磁环境影响因素研究

交流输电线路运营期的电磁环境影响两个主要的评价方面为无线电干扰和可听噪声。为了解输电线路产生无线电干扰和可听噪声的影响因素,本文利用Comsol、Matlab软件进行仿真和公式计算的结合研究。计算500kV/220kV同塔混压四回交流输电线路在额定工况、导线半径不相同的情况下,导线的不同架设高度、相间距、相序排列方式产生的工频电场、无线电干扰和可听噪声的强度,分析在线路周围的分布情况,为电磁环境影响评价及电磁环境保护提供参考依据。

1000kV/500kV同塔混压4回输电线路的防雷性能

在线路走廊比较紧张的东部地区,特高压电网考虑架设同塔混压多回输电线路,特高压同塔混压多回输电线路相比常规线路在防雷性能上有没有其自身的特点,这是目前期待解决的问题。针对这一问题,利用电磁暂态程序(PSCAD/EMTDC)和改进的电气几何模型(EGM)计算了1000 kV/500 kV同塔混压4回输电线路的反、绕击跳闸率,分析了避雷线保护角θs、1000 kV线路底层横担和500 kV线路顶层横担之间距离H及500 kV线路顶层横担宽度l对线路绕击跳闸率的影响,比较了1000 kV/500 kV同塔混压4回输电线路和其他电压等级同塔混压线路的防雷性能。结果表明,线路的反击跳闸率较低,但存在500 kV双回反击跳闸的可能性。线路的绕击跳闸率高于其他电压等级的同塔混压线路,1000 kV绕击跳闸率随着θs和H的增加而增大,随着l的增加而减小。500kV绕击跳闸率不受θs的影响,随着H的增加而先减小后增大,随着l的增加而增大。线路整体绕击跳闸率随着θs、H和l的增加而增大。为了减小线路的绕击跳闸率,可减小θs和H,在19.06～25.06 m范围内适当增加l。

1000kV/500kV同塔混压四回输电线路反击耐雷性能

在线路走廊比较紧张的东部地区,特高压电网考虑架设同塔混压多回输电线路,开展特高压同塔混压线路反击耐雷性能研究具有重要的意义。采用统计法计同时考虑工作电压的影响,在电磁暂态程序(PSCAD/EMT-DC)中建立了1000kV/500kV同塔混压四回输电线路反击耐雷性能仿真模型。和常规线路对比,得出了特高压同塔混压线路反击耐雷性能的特点。针对其特点,分析了500kV上层横担外侧导线和一侧导线绝缘水平及500kV相序排列对线路反击耐雷性能的影响。结果表明:随着外侧导线绝缘水平的增强,500kV线路的单、双回反击跳闸率降低;随着横担一侧导线绝缘水平的增强,500kV线路的双回反击跳闸率降低;当外侧导线为异名相导线时,500kV线路的单回反击跳闸率较高,双回反击跳闸率较低。为了改善500kV线路的反击耐雷性能,可以增强外侧导线的绝缘水平,为了改善500kV线路的双回反击耐雷性能,可以增强横担一侧导线的绝缘水平,采用不平衡绝缘,外侧导线应采用异名相导线。

±800kV/±500kV同塔混压双回直流输电线路的导线选型

目前尚无关于±800 k V与±500 k V同塔混压双回直流输电线路导线选型的可参考研究成果。为此,从电磁环境要求出发,采用电力线法、国际无线电干扰特别委员会(CISPR)和美国邦维尔电力局(BPA)经验公式法等国际公认且广泛使用的计算方法,研究了4种导线布置方式下不同导线型号组合的电磁环境指标(包括导线表面电场强度、电晕损耗、地面合成电场强度和离子流密度分布、可听噪声和无线电干扰等)。研究结果表明可听噪声是不同海拔高度下导线选型的主要控制因素。经技术经济比较后选择±500 k V导线在下层的导线布置方式,基于该导线布置方式推荐海拔高度为0 m时±800 k V与±500 k V导线分别采用6×LGJ-630/45和4×LGJ-720/50型号,而海拔高度超过1 000 m时同极异侧布置方式下的±800 k V导线截面积需增大至6×720/50型号。

同塔混压四回线下的单回线故障零序方向元件动作特性分析

同塔混压四回线发生故障时,由于近距离物理条件,不仅要考虑相间互感,也要考虑不同电压等级系统之间的互感对故障分析及保护产生的较大影响。针对弱电强磁与强电联系两种场景下同塔混压四回线中单回线发生接地故障的情况,首先阐述零序去耦等值电路的建立依据,然后对零序方向元件的动作特性及主要影响因素进行理论分析。结果表明对于弱电强磁场景,不同电压等级之间的零序互感对零序方向元件动作行为的影响可以忽略不计。对于强电联系场景,零序互感、电气强度及故障位置综合影响零序方向元件的动作行为。基于ATP-EMTP建立1000 kV/500 kV同塔混压四回线模型,对单回线故障条件下的零序方向元件动作行为进行了建模仿真,验证了理论分析的正确性。

同塔混压四回电力线路电磁环境分析

电磁环境问题是制约同塔多回线路建设的一个关键问题。介绍了宁波市电力设计院有限公司设计的220、110kV同塔混压四回电力线路的4种主要杆塔类型,以其中一种杆塔为例,计算了工频电场、工频磁场、无线电干扰和可听噪声这4个方面对电磁环境的影响,提出了改善电力线路电磁环境的措施,最后讨论了220、110kV同塔混压四回路电力线路的最优、最差相序布置方式。

500kV/220kV同塔四回混压输电线路检修作业安全防护研究

500kV/220kV同塔四回混压输电线路可有效解决日益增长的电力需求和输电走廊资源紧缺的矛盾,但四回线路线间耦合严重,当220kV一回线路停运,其他三回线路正常运行时,停运线路上的感应电压和感应电流会危及检修人员安全。考虑线路长度的影响,采用EMTP-ATP计算分析检修作业过程的感应电压、感应电流,采用有限元法计算分析待检修线路作业人员周围电场分布,在此基础上提出500kV/220kV同塔四回混压输电线路检修作业安全防护措施。分析结果表明:仅在检修点两侧挂接临时接地线,感应电流将超过1mA不能满足检修作业安全要求,在检修人员所处位置挂个人保安线可有效降低感应电流,保证检修人员安全;在检修下层220kV线路时,检修人员体表场强超过240kV/m,需穿屏蔽服。

基于先导法的同塔混压输电线路绕击耐雷性能

为准确评估500 k V/220 k V同塔混压四回输电线路的耐雷性能,,采用先导法研究了500 k V/220 k V同塔混压输电线路的绕击耐雷性能。以SZ600直线塔为例,计算了输电线路的绕击跳闸率,分析了杆塔高度、保护角和地面倾角等因素对该线路绕击耐雷性能的影响。仿真结果表明:雷电绕击主要发生在500 k V线路最上方的导线上;杆塔高度增加、地面倾角增大,线路的绕击跳闸率均会增大;随着保护角的减小,500 k V双回路的绕击跳闸率明显减小,220 k V双回路的绕击跳闸率变化不大;发生绕击的最大雷电流幅值随着侧面距离的增大而增大,在某一侧面距离下,只有一定范围内的雷电流幅值能够绕击导线。对线路绕击耐雷性能的改进提出一些建议,为同塔四回线路的设计和架设提供参考。

特高压直流同塔混压输电线路耐雷性能研究

特高压直流同塔混压输电线路可有效解决日益增长的电力需求和输电走廊资源紧缺的矛盾,研究其耐雷性能具有重要意义。基于电磁暂态程序EMTP-ATP,提出了模拟绝缘子闪络过程的相交法绝缘闪络判据,并通过算例进行了分析验证,研究了两种不同塔型的反击耐雷性能及其影响因素。利用改进电气几何模型对不同塔型和不同线路的绕击耐雷性能进行了研究。与±800 kV直流单回线路和±500 kV直流双回线路进行对比,得出了特高压直流同塔混压输电线路反击和绕击耐雷性能的特点。结果表明:500 kV线路是特高压直流同塔混压双回线路的反击薄弱所在,需进行重点防护;而500 kV线路的绕击耐雷性能则优于800 kV线路;与导线一字型布置的杆塔相比,特高压直流同塔混压输电线路推荐采用导线干字型布置的杆塔。

特高压直流同塔混压输电线路绕击耐雷性能研究

特高压直流同塔混压输电线路可有效解决日益增长的电力需求和输电走廊资源紧缺的矛盾,准确评估其绕击耐雷性能,对线路设计和施工具有重要参考价值。基于电气几何模型计算绕击跳闸率,考虑了导地线、大地的相互屏蔽效应、地面倾角、雷电入射角和工作电压等因素的影响,并通过算例进行了分析验证,研究了特高压直流同塔混压输电线路的绕击耐雷性能及其影响因素。同时应用该模型对800 kV直流单回线路和500 kV直流同塔双回线路的绕击耐雷性能进行了研究对比,得出了特高压直流同塔混压输电线路绕击耐雷性能的特点。结果表明:500 kV线路的绕击耐雷性能优于800 kV线路;特高压直流同塔混压输电线路绕击耐雷性能与800 kV直流单回输电线路绕击耐雷性能近似相同,但比500 kV直流同塔双回输电线路绕击耐雷性能差。

特高压直流同塔混压输电线路反击耐雷性能计算方法研究

绝缘子串的绝缘闪络判据是线路耐雷水平计算中的关键因素,本文基于EMTPATP软件,提出了模拟绝缘子闪络过程的先导发展反击闪络模型,通过算例进行了分析验证,研究了3种闪络模型对特高压直流同塔混压输电线路反击耐雷水平的影响,比较了3种方法的特点。在以相交法作为绝缘闪络判据时,选取两种典型的800 k V伏秒特性曲线进行耐雷水平计算,计算结果一致。通过对线路架设参数变化进行了仿真分析,并提出了相应的防雷建议。研究结果表明:500 k V线路是特高压直流同塔混压双回线路的反击薄弱所在,需进行重点防护;与相交法相比,特高压直流同塔混压线路反击耐雷水平研究推荐采用先导发展法模拟绝缘子闪络。

500kV/220kV混压同塔四回路感应电压、感应电流的研究

采用电磁暂态仿真程序对某一典型的500 kV/220 kV同塔四回路的感应电压、感应电流进行计算,分析停运工况、潮流大小、线路相序、四回路段占线路长度的比例、土壤电阻率等因素对混压同塔多回路感应电压、感应电流的影响。结果表明,500 kV线路和220 kV线路的感应电压、感应电流均超过B类接地开关的额定参数,220 kV线路的感应值超过500 kV线路;不同相序布置方式下的计算结果差异较大;四回路路段占线路长度的比例对220 kV线路感应电压、感应电流的影响显著。针对此,在设备选型中需要特别注意。

基于波形相关性的混压同塔四回线故障选相新方案

为了解决混压同塔四回线故障情况复杂、发生跨电压故障时无法应用单回线故障选相方法的难题,提出一种基于波形相关性的选相新方案。针对故障相电流相角和幅值的变化情况,提出了波形自相关系数和改进自相关系数判据识别故障相。为防止在强磁耦合场景下错误选相的发生,总结各类故障时电流序分量的特征,进一步提出了电流序分量辅助选相判据,对可能出现的错误选相情况进行再判定。基于PSCAD/EMTDC对混压同塔线路的各类故障进行大量仿真,仿真结果验证了所提故障选相方案的可行性。

混压同塔线路跨电压不接地短路时低压系统过电压计算

提出适用于弱电强磁系统发生多回线跨电压不接地故障时的短路电流计算方法,在此基础上计算了跨电压不接地故障时短路点对地电压,分析了该电压与两系统电源电动势相角差和系统阻抗比之间的关系,得到了阻抗比不同时短路点对地电压的最大值,并与正常运行时的对地电压作对比,以评估低电压系统内过电压大小。在PSCAD软件中建模验证了短路电流计算方法和过电压计算的准确性。

混压同塔四回线强电弱磁系统跨电压不接地故障短路计算

目前对于同塔四回线路的研究多基于十二序分量法,然而十二序分量法矩阵阶数较高,计算复杂,且仅适用于线路参数对称的情况。提出一种基于经典对称分量法的故障分析新方法,将混压同塔四回线强电弱磁系统分为强电联系的等效电流源系统及弱电强磁系统两部分;然后,分别计算两部分电源提供的短路电流;最后将两部分故障电流叠加,得到强电弱磁系统的故障电流,避免了高阶矩阵运算,物理概念清晰,可实现跨电压不接地故障电流的准确计算。在PSCAD中搭建500kV/220kV混压同塔四回线不同类型不接地故障模型,仿真与计算结果相比较,验证了所述方法的正确性。

混压同塔四回输电线路零序参数测量方法

混压同塔四回输电线路的电磁耦合情况复杂,待测零序参数众多,现有方法不能精确测量其零序参数。提出了一种混压同塔四回线路零序参数精确测量方法,建立了混压同塔四回线路的分布参数模型,通过求解传输线方程,得到了与混压同塔四回线路零序参数相关的传输矩阵。利用多次独立测量方式下混压同塔四回输电线路两端的同步电压和电流测量数据,结合传输矩阵,得到了混压同塔四回线路18个零序参数的计算方法。针对实际应用中可能出现感应电压干扰的问题,提出综合使用增量法的解决方案。利用PSCAD对该测量方法进行了仿真验证。仿真结果表明,该方法克服了长距离线路的分布效应影响,修正现有方法的测量模型,解决了分布参数模型不精确的问题。零序参数计算结果不受理论值初值影响,适用于任意电压等级的混压同塔四回线路。该方法的测量步骤简便,可以在线路完全停电或部分停电条件下使用。

混压同塔线路跨电压接地故障对距离保护的影响分析

不同电压等级同塔(混压同塔)输电线易发生跨电压故障,这种故障类型对输电线路继电保护提出了更高的要求。接地距离保护是高压输电线路的主保护之一。混压同塔跨电压接地故障对故障线路接地距离阻抗继电器测量阻抗的影响因素包含两方面,一是相邻线路与本线路之间的零序互感,二是另一条故障线路的故障电流。文中综合考虑以上因素,以单相跨单相接地的跨电压接地故障类型为例,首先提出了适用于混压同塔跨电压故障的故障电流计算方法,然后以此为基础提出两种因素作用下故障线路接地距离继电器的测量阻抗计算方法,最后分析了另一电压等级线路与本线路电源电动势相角差与测量阻抗的关系,并分别给出了接地距离保护正确动作与不正确动作时的此相角差范围,并且给出了相应的解决措施。在PSCAD软件中建立了500kV/220kV同塔四回线路模型,验证了理论分析的正确性。

相电流差突变量选相在混压同塔输电线跨电压故障中的适应性分析

混压同塔四回线易发跨电压故障。对方向或距离纵联保护而言,故障选相非常重要。以弱电强磁的混压同塔四回线系统中单相跨单相接地故障为例,提出了一种将混压同塔四回线路进行完全解耦的复合序网图故障分析方法,并分析在此工况下与实际中所用的简化计算方法下相电流差突变量之间的差异,最后得到相电流差突变量选相适应性与两系统电源电动势相角之间的关系。分析表明,当电源电动势相角之差在不同的范围内时,相电流差突变量选相适应性不同,给出了不同适应性情况下分别对应的相角范围。最后,利用PSCAD软件建立了一个500 k V/220 k V同塔四回线路模型,验证了理论分析的可靠性。

混压部分同塔双回线跨电压故障短路计算

混压同塔输电线路可分为完全同塔和部分同塔两大类。由于其特殊的架设方式,跨电压故障时有发生。该文基于复故障分析法,针对部分同塔情况(完全同塔可视为其中一个特例),提出了一种新的跨电压故障短路电流计算方法。首先,将跨电压故障等效为系统发生复故障,通过网络等效化简,可得各序等效二端口网络;其次,选定故障基准相,针对不同的跨电压故障情况,分析其边界条件,并分解为基准相的对称序分量;进一步,根据复故障中两特殊相与基准相的差异,利用两组移相变压器连接各序二端口网络,得到跨电压故障下的系统复合序网,并据此求解短路电流。最后,在PSCAD中搭建500 k V/220 k V混压部分同塔双回线模型,仿真验证该方法的准确性。