1000_kV输电线路架空地线取能电压仿真分析_邱舵.pdf

中国电工网 输电线路架空地线取能电压仿真分析邱舵，庞杰锋，兰五胜，李鹤，吴雪玲（许继集团有限公司，河南 许昌 ）摘要：通过 电磁暂态仿真软件仿真了浙江通道可视化项目中的 交流同塔双回湖安线上的架空地线的取能电压，并对影响因素进行分析。根据已知的线路参数，采用双端电源的模式，两侧各安装一个容量为 的并联电抗器对电容电流进行补偿，计算出线路的各序分量参数，建立模型，并仿真计算出大方式下不同取能方式的取能电压幅值。除地导线距离、线路负荷等因素外，又增加了绝缘分段位置、单多点、取能位置、取能电阻等因素，补充、完善了地线感应取电技术应用中可能涉及的影响因素，丰富了地线感应取电场景，为地线感应取电技术的推广提供更全面的数据。关键词：同塔双回；架空地线；取能电压；绝缘分段；取能电阻中图分类号：，（，）：，：；收稿日期：作者简介：邱舵（），硕士，研究方向为高压输变电设备技术、电源取能技术；庞杰锋（），研究方向为电力系统自动化、电力物联终端；兰五胜（），硕士，高级工程师，研究方向为电力系统自动化、电力物联终端；李鹤（），硕士，研究方向为电力系统自动化；吴雪玲（），研究方向为高压输变电设备技术、电源取能技术。引言“十四五”期间，国家电网将继续加大对特高压交直流电网的建设力度，在送端完善网架结构，加快构建特高压交流主网架；在受端扩展和完善交流主网架，构建水火风光资源优化配置平台，提高清洁能源接纳能力。与此同时，特高压输电线路的在线监测技术也在不断发展。据初步统计，目前应用于输电线路的在线监测装置类型达 余种。由于输电线路在线监测装置安装在野外，无论是采用太阳能还是风能，都存在稳定性差、受环境影响大等缺点，因此取能技术一直是个技术难题 。特高压输电线路的架空地线，通常一根采用分段绝缘、单点接地的普通钢绞线，一根采用逐塔接地的光纤复合地线（）。本文就分段绝缘、单点接地的普通钢绞线上的取能电压进行仿真计算，并从多个影响因素进行分析。文献 针对地导线距离、线路负荷等因素进行了仿真分析。本文在此基础上，针对绝缘分段位置、单多点、取能位置、取能电阻作进一步的补充仿真，为 地 线 感 应 取 电 技 术 做 全 方 位 的 评 估 与 研究，进一步推动地线感应取电技术在输电线路在线监测技术中的应用。电工技术输配电工程2023 1期 输电线路架空地线计算模型 线路参数输电线路选用浙江特高压通道可视化项目的湖安线，电压等级为 ，同塔双回，全长为 ，档距为 。线路输送设计功率为 ，大方式下潮流为 ，小方式下潮流为 。导线型号为 ，分段绝缘地线型号为 ，型号为 。绝缘分段长度为，地线绝缘子放电间隙为，接地电阻为，土壤电阻率为 。线路模型如图所示。LBGJ18.7 m14.6 m18.2 m16.2 mI 回II 回OPGW18 m20.2 m19.7 m42 m图 1 线路模型 仿真模型仿真工具为 电磁暂态仿真软件，模型采用双端电源的模式，左侧为送端，右侧为受端，两侧各安装一个容量为 的并联电抗器对电容电流进行补偿。线路的序分量参数：线路并联正序导纳为 ；对应并联正序阻抗为 ；线路并联的零序导纳为 ；对应并联零序阻抗为 。线路参数：正序电阻为 ；正序电感为 ；正序电容为 ；零序电阻为 ，零序电感为 ；零序电容为 。为尽量减少干扰，采用三段拓扑形式，每段绝缘分段的长度为，档距为 。每个绝缘分段有 截线路，取中间个杆塔为取能点，对取能点进行编号，距离接地点由近及远分别为，如图所示。接地电阻为，土壤电阻率为 。绝缘子张力塔2#9直线塔#8直线塔#7直线塔#6直线塔#5直线塔#4直线塔#3直线塔#2直线塔#1直线塔地线 1地线 2张力塔1图 2 绝缘分段取能位置编号架空地线取能电压仿真分析 绝缘分段位置对取能电压的影响取能电 阻 为 ，取 能 位 置 为，输 送 功 率 为 。根据分段绝缘位置在系统左侧、中间、右侧三种情况进行仿真，取能电压如图所示。取能电压幅值/V80706050403020100时间/s00.050.10.150.2分段绝缘在左侧分段绝缘在中间分段绝缘在右侧图 3 不同绝缘分段位置的取能电压由图可知，送端的取能电压相对较高，受端次之，中间最低。为便于对比分析，后面的仿真模型均设分段绝缘位于系统中间。多点同时取能对取能电压的影响取能电 阻 为 ，取 能 位 置 为，输 送 功 率 为 。有且仅有一个取能电阻（取能位置为位置）及多个位置同时安装大小相等的取能电阻（）的取能电压如图所示。取能电压幅值/V150100500取能位置123456789仅一个取能负载同时多个取能负载图 4 单个或多个取能负载情况下取能位置和取能电压对应关系 取能位置对取能电压的影响取能电阻为，输送功率为 。在取能位置依次安装取能电阻，各个位置的取能电压如图所示。取能位置123456789取能电压/V706050403020100图 5 不同取能位置的取能电压 取能电阻对取能电压的影响取能位置为，输送功率为 。取能电阻输配电工程电工技术中国电工网分别为、，选取、杆塔作为典型进线分析，各个阻抗值对应的取能电压如图所示。取能电压/V140120100806040200151050100150200240取能电阻/图 6 不同取能电阻对应的取能电压结语综上所述，当绝缘分段位于系统送端时，取能电压为；位于受端时，取能电压为；位于中间时，取能电压为。送端的取能电压相对较高，受端次之，中间最低。在一个绝缘分段内，仅一点安装取能电阻，比多点同时安装取能电阻，取能电压相对较高。对于取能位置，离接地点越远，取能电压越大。取能电阻和取能电压并非线性关系，基于取能负载阻抗与回路之间的阻抗匹配特性，取能电阻在 以上时，电压增长斜率变小，功率逐渐达到峰值。参考文献 刘振亚，张启平国家电网发展模式研究中国电机工程学报，（）：，李明节大规模特高压交直流混联电网特性分析与运行控制 电网技术，（）：周孝信，鲁宗相，刘应梅，等 中国未来电网的发展模式和关键技术 中国电机工程学报，（）：梁旭明，张平，常勇高压直流输电技术现状及发展前景电网技术，（）：汤广福，庞辉，贺之渊 先进交直流输电技术在中国的发展与应用 中国电机工程学报，（）：李先志，杜林，陈伟根，等 输电线路状态监测系统取能电源的设计新原理电力系统自动化，（）：黄新波，张国威输电线路在线监测技术现状分析广东电力，（）：，黄新波，张晓伟，李国倡，等 输电线路在线监测技术在青藏联网工 程 中 的 应 用 高 电 压 技 术，（）：王晓希 特高压输电线路状态监测技术的应用 电网技术，（）：熊兰，何有忠，宋道军，等 输变电线路在线监测设备供电电源的设计高电压技术，（）：李维峰，付兴伟，白玉成，等输电线路感应取电电源装置的研究与开 发 武 汉 大 学 学 报（工 学 版），（）：李燕军，孟令增，王东育，等 双回输电线路架空地线接地方式分析研究电气技术，（）：王倩，吴田，施荣，等 输电线路光纤复合架空地线的接地方式高电压技术，（）：吴康平 线路绝缘地线的设计电力建设，（）：李宝聚，周浩淮南皖南浙北沪西 交流同塔双回线路架空地线感应电压和感应电流仿真分析电力系统保护与控制，（）：，（上接第 页）的算法均可实现有效的故障判别与区段定位，为提升故障运维与强化配电系统的稳定性带来便利。参考文献 郭丽伟，薛永端，徐丙垠，等中性点接地方式对供电可靠性的影响分析电网技术，（）：刘健，芮骏，张志华，等智能接地配电系统电力系统保护与控制，（）：董俊，李一凡，束洪春，等 配电网馈出线路单相永久性接地故障 性 质 辨 识 方 法 电 工 技 术 学 报，（）：徐丙垠，薛永端，冯光，等 配电网接地故障保护若干问题的探讨 电力系统自动化，（）：王俊，罗嘉玮，冯宗琮，等 基于近似熵的中性点不接地系统故障区段定位电工技术，（）：唐金锐，尹项根，张哲，等 配电网故障自动定位技术研究综述 电力自动化设备，（）：许寅，和敬涵，王颖，等韧性背景下的配网故障恢复研究综述及展望电工技术学报，（）：庞清乐，刘昱超，李希年，等基于电流极性比较的主动配电网故障定位方法电力系统保护与控制，（）：杨和义 小波奇异熵在配电网故障定位中的应用 供用电，（）：王晓卫，张涛，田书，等基于近似熵的小电流接地系统故障区段定位方法 中国电力，（）：康忠健，李丹丹，刘晓林 应用非工频暂态分量的配电网故障选线方法 电力自动化设备，（）：于群，曹娜 电力系统建模与仿真北京：机械工业出版社，（）：赵学文，付泽宇，李乐，等 基于 和 模型的和应涌流识别电工技术，（）：陈陈，李晓明，杨玲君，等 变分模态分解在电力系统谐波检测中的应用电力系统保护与控制，（）：电工技术输配电工程