1000kV特高壓輸電線路不平衡度分析及換位方式的研究_圖文

1、第37卷第5期2010年9月華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)Journal o fN o rt h Ch i na E lectr i c Power U niversityV ol 37,N o 5Sep .,20101000k V 特高壓輸電線路不平衡度分析及換位方式的研究王 曄(中國電力科學(xué)研究院,北京100192摘要:以錫盟 南京1000kV 特高壓工程為例,借助PSC A D 仿真軟件研究了輸電線路不同情況下的電氣不平衡問題。仿真結(jié)果表明:輸電線路不平衡度隨著導(dǎo)線長度的增加而增大,隨著輸送功率的增加而增大,同時(shí)受導(dǎo)線排列方式影響較大。對(duì)于1000k V 錫盟 南京同塔雙回輸電工程,推薦采用逆相序排列

2、、反向換位方式,以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的換位效果。關(guān)鍵詞:1000kV 特高壓;換位;不平衡度;同塔雙回中圖分類號(hào):TM 6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):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 言錫盟 南京特高壓交流輸電工程,起自錫盟1000kV 變電站,經(jīng)北京東站、濟(jì)南站、徐州站,止于南京北1000kV 變電站。該工程計(jì)劃2012年建成投產(chǎn),規(guī)劃最大輸送功率為6500MVA 。錫盟 南京特高壓輸電線路采用同塔雙回、三相垂直排列方式,輸電距離長,輸送功率大。根據(jù)以往運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可知,如果線路不換位,由于架空線間及對(duì)地位置不對(duì)稱,會(huì)造成線路正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生不平衡電流和不

6、平衡電壓1。而輸電線路長度、輸送功率的大小等因素是影響輸電網(wǎng)不平衡的主要因素25。當(dāng)電網(wǎng)不平衡度過大時(shí),會(huì)產(chǎn)生巨大的危害6,7,如:影響發(fā)電機(jī)等電氣設(shè)備的正常運(yùn)行、造成電動(dòng)機(jī)發(fā)熱和振動(dòng)、變壓器漏磁增加和局部過熱、電網(wǎng)線損增大及各種保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)等等。目前,導(dǎo)線換位是減小長距離特高壓輸電線路不平衡的行之有效的方法。研究適當(dāng)?shù)膿Q位方式,對(duì)于長距離特高壓輸電是至關(guān)重要的。本文結(jié)合在建的錫盟 南京1000kV 輸電工程,應(yīng)用PSCAD 仿真軟件,研究影響電網(wǎng)不平衡度的因素,并研究適合的換位方式。1 工程概況及計(jì)算條件特高壓輸電桿塔通常采用鼓形塔或傘形塔,錫盟 南京特高壓輸電工程擬采用傘形塔。典型傘

7、形塔的導(dǎo)、地線掛點(diǎn)對(duì)桿塔中心及對(duì)地距離如第5期王 曄:1000kV 特高壓輸電線路不平衡度分析及換位方式的研究表1所示。表1 導(dǎo)、地線掛點(diǎn)位置T ab 1 Suspensi on po i nt o f conductor and earth w i re掛點(diǎn)距桿塔中心距離/m掛點(diǎn)距地面距離/m 掛點(diǎn)1-16 890 4掛點(diǎn)2-1493 5掛點(diǎn)3-15 554掛點(diǎn)416 893 5掛點(diǎn)51473 7掛點(diǎn)615 554掛點(diǎn)7-1899掛點(diǎn)81899掛點(diǎn)排列形式如圖1所示。 圖1 傘形塔示意圖F i g.1 Umbre lla type tower導(dǎo)線選用8分裂LG J 630/55鋼芯鋁絞線,分

8、裂間距400mm 。地線選用雙OPG W 120。2 電氣不平衡度計(jì)算和分析 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) 電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度!GB /T15543 1995對(duì)不平衡度的定義為:三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度,用電壓或電流負(fù)序分量與正序分量的方均根值百分比表示。電壓或電流不平衡度分別用 U 或 I 表示。#8根據(jù) 電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度!GB /T15543 1995的規(guī)定:電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2%,短時(shí)不得超過4%。電氣設(shè)備額定工況的電壓允許不平衡度和負(fù)序電流允許值仍由各自標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。#作為系統(tǒng)組成的輸電線路其自身所產(chǎn)生的電壓不平衡度必須低于2%。正序、負(fù)序電流

9、可以應(yīng)用對(duì)稱分量法,由相電流變換得來。相序變換公式為I &1I &2I &0=1a a21a 2a 111I &A I &B I &C(1式中:a =ej120,I &1、I &2、I &0分別對(duì)應(yīng)正序、負(fù)序和零序電流。負(fù)序電流不平衡度計(jì)算公式為 I 2=I 2/I 1。零序電流不平衡度計(jì)算公式為 I0=I 0/I 1。輸電線按照如圖2所示的同相序、異相序、逆相序方式排列。圖2 同塔雙回輸電線路導(dǎo)線排列方式F ig .2 A rrang e m ent m ode f o r conductors ondouble c i rcuit to w er輸電線路的排列方式、長度、傳輸功率、導(dǎo)線間的

10、水平、垂直距離是影響電網(wǎng)不平衡度的重要因素。下面,對(duì)不同導(dǎo)線排列方式,研究不換位情況下,各種因素對(duì)不平衡度的影響。2 1 輸電線路長度對(duì)不平衡的影響當(dāng)傳輸功率取值為6500MVA,功率因數(shù)取值為0 95,對(duì)不同輸電線長度零序不平衡度、負(fù)序不平衡度計(jì)算結(jié)果分別如圖3、圖4所示。圖3 不同導(dǎo)線排列方式下零序不平衡度曲線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由圖3、圖4可見,對(duì)各種排列方式,輸電線39華北電力大學(xué)學(xué)報(bào) 2010 年圖

11、4 不同導(dǎo)線排列方式下負(fù)序不平衡度曲線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路不平衡度均隨著線路長度的增長而增大。當(dāng)導(dǎo)線采用同相序排列方式,其負(fù)序、零序不平衡度均較其他排列方式大。對(duì)零序不平衡度,異相序3排列方式下的不平衡度最小;對(duì)負(fù)序不平衡度,逆相序排列方式下的不平衡度最小。綜合考慮負(fù)序、零序電網(wǎng),逆相序排列方式下的不平衡度最小。從圖3、4可以看出,對(duì)于各種排列方式,不平衡度均隨線路長度的增加而增大。當(dāng)采用同相序排列

12、方式時(shí),線路在80km處負(fù)序不平衡度超過2%的限值。采用異相序排列,線路長度為80130km范圍內(nèi)先后達(dá)到限值。而采用逆相序排列,線路約在250km時(shí)負(fù)序不平衡度達(dá)到2%的限值。逆相序排列可以有效降低線路的不平衡度9。2 2 輸送功率對(duì)不平衡的影響當(dāng)線路長度為250km,功率因數(shù)取值0 95,逐漸增大線路輸送功率,采用同相序、逆相序兩種排列方式,計(jì)算負(fù)序和零序電流不平衡度結(jié)果如圖5、6 所示。圖5 兩種排列方式、不同輸送功率下零序不平衡度曲線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圖6 兩種排列方式、不同輸送功率下負(fù)序不平衡度曲線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由圖5、6可見,隨著輸送功率的增大,兩種排列方式的負(fù)序、零序不平衡度都增大。這主要是由于輸電線路上電流的增大造成線間耦合的加劇。同相序排列方式較逆相序排列不平

14、衡度變化較大,因此,逆相序排列在降低線路不平衡度方面優(yōu)于同相序排列。2 3 水平線間距離的影響當(dāng)線路長度為250km,傳輸功率6500MVA,功率因數(shù)0 95時(shí),增大導(dǎo)線間的水平距離,計(jì)算負(fù)序、零序不平衡度結(jié)果如圖7、8 所示。圖7 兩種排列方式、不同導(dǎo)線水平距離下零序不平衡度曲線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當(dāng)雙回路水平距離拉遠(yuǎn)時(shí),

15、對(duì)于零序網(wǎng)絡(luò),正相序排列下的不平衡度逐漸減小,負(fù)序排列下的不平衡度先逐漸減小,然后逐漸增大。對(duì)于負(fù)序網(wǎng)絡(luò),正相序排列下的不平衡度逐漸減小,負(fù)序排列下的不平衡度逐漸增大。逆相序排列在降40第5期王 曄:1000kV特高壓輸電線路不平衡度分析及換位方式的研究 圖8 兩種排列方式、不同導(dǎo)線水平距離下負(fù)序不平衡度曲線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低線路不平衡度方面優(yōu)于同相序排列。2 4 垂直線間距離的影響當(dāng)線路長度為250km,傳輸功率6500MVA,功率因數(shù)0 95時(shí),增大導(dǎo)線層間距,計(jì)算負(fù)序、零序不平衡度結(jié)果如圖9、10 所示。圖9 兩種排列方式、不同層間距離下零序不平衡度曲線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由圖9、10可見,當(dāng)導(dǎo)線同相序排列時(shí),隨

17、著導(dǎo)線層間距增大,負(fù)序、零序不平衡度增大。當(dāng)導(dǎo)線逆相序排列時(shí),隨著導(dǎo)線層間距增大,零序不平衡度增大,負(fù)序不平衡度減小。逆相序排列在降低線路不平衡度方面優(yōu)于同相序排列。根據(jù)上述分析,對(duì)于不同的導(dǎo)線排列方式、長度、傳輸功率、導(dǎo)線間的水平、垂直距離,逆相序排列在降低線路不平衡度方面優(yōu)于同相序排列。 但是,逆相序排列對(duì)于長距離、大容量輸電圖10 兩種排列方式、不同層間距離下負(fù)序不平衡度曲線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仍然不能滿足不平衡度小于2%限值,必須采取措施,將不平衡度降低到允許范圍之內(nèi)。3 換位方式的研究根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),換位可以有效得抑制同塔雙回線路不平衡。目前通常采用三段換位方式。下面,研究適合于特高壓電網(wǎng)的三段式換位方式?？紤]正相序排列、異相序3排列和逆相序排列,分別采用正向和反向換位方式,共有6種組合方式,繪制導(dǎo)線逆相序反向換位圖和同相序同向換位,如圖11,12所示。設(shè)輸電線路全長300km,輸送功率6500MVA,功率因數(shù)0 95,導(dǎo)線換位后零序、負(fù)序不平衡度計(jì)算結(jié)果如表2所示。41華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)201

19、0年由表2可見,一次全換位后,各種方式不平衡度顯著減小,均低于2%的限值要求。其中,逆向排列反向換位效果最好,很好解決了遠(yuǎn)距離輸電不平衡度大的問題,適合在工程中應(yīng)用。表2 換位后不平衡度T ab 2 D egree of unba lancedness a fter transpos ition導(dǎo)線排列方式換位方式零序不平衡度負(fù)序不平衡度同相序排列同向0 070 24反向0 051 87異相序排列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 結(jié) 論(1隨著線路長度增大,換位前、后線路不平衡都呈現(xiàn)增大的趨勢(shì);(2隨著輸送功率的增加,輸電線路電氣不平

20、衡度增大;(3導(dǎo)線排列方式對(duì)線路電氣不平衡度影響大。同相序排列方式的電氣不平衡度最大,異相序排列方式次之,逆相序排列方式最小。本工程推薦采用(推薦雙回路導(dǎo)線采取逆相序排列方式(ABC CB A;推薦雙回路采取反向換位的換位方式;推薦線路換位距離取200km。參考文獻(xiàn):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戴雨劍.基于E M TP的高壓輸電線路換位研究J.電網(wǎng)技術(shù).2006,30(增刊:133 135.3韋剛,張子陽,房正良,等.多回輸電線路并架的不平衡性分析J.高電壓技術(shù),2004,30