500kV同塔双回线路感应电压和感应电流的仿真分析

张瑞

摘   要：利用PSCAD电磁暂态仿真软件，对典型500 kV同塔双回输电線路建模，仿真出感应电流和感应电压，深入分析500 kV同塔双回输电线路长度、线路输送功率和线路高抗对感应电流和感应电压的影响。该模型对500 kV为同塔双回线路的设计和安全、可靠运行具有重要现实意义。

关键词：同塔双回输电线路;感应电流及电压;PSCAD仿真

中图分类号：TM863                                               文献标识码：A

Abstract： Using the electromagnetic transient simulation software PSCAD，the typical 500 kV model was set up for double circuit transmission line tower，and the induced current and induced voltage was calculated. The grounding parameters can be selected by the calculation method of simulation. The model of 500 kV system has important practical significance of the design，safety and the reliable operation of double circuit transmission line tower.

Key words： tower double circuit transmission line;current and voltage induced;PSCAD simulation;

3.1   布连电厂双回500kV输变电线路工程系统

PSCAD等值模型

基于布连电厂双回500 kV输变电线路工程网架结构和布连电厂双回500 kV输变电线路工程相关线路参数及网络等值阻抗，在PSCAD软件中搭建布连电厂双回500 kV输变电线路工程的系统等值模型[13]，其简化结果图如图7所示。

其中，用同塔双回输电线路模型来实现线路的模拟[8]如图8所示。500 kV输电线路，在投运后系统利用FAULTG模块设置线路接地，并利用电压、电流、功率测量元件测量数据，同时可以调节控制线路的首末电压以及潮流的流动。

3.2   500 kV同塔双回输变电线路PSCAD结果

500 kV同塔双回系统中性点为直接接地系统，当发生单相接地短路时，故障相短路电流迅猛增加，此时断路器会在保护装置的作用下动作，切断短路电流，但是由于非故障相和相邻线路的耦合作用，在断路器跳开之后，故障点依然有感应电流流过，仿真计算感应电流和感应电压的大小和波形变化[14]，如图9所示。

3.3   PSCAD的仿真结果和理论计算结果的对比

在表4中不同线路相序PSCAD仿真结果在与理论计算结果误差不相同，分别为8.74%、5.30%、0.75%，该误差的产生主要是因其为考虑线路损耗，且在检测静电感应效应时，电磁感应效应也造成误差的产生[15]，该误差在合理范围之内，进一步证明所建立模型的准确性和有效性。

3.4   线路长度对感应电流和感应电压的影响

针对上例中常规型塔，改变线路长度（包括同塔段和单回路段），得到线路Ⅱ上感应电流和感应电压如表5所示，感应电流和电压与线路长度之间的关系如图10所示，其中取三相中最大的一相记录。

可见，容性电流和感性电压近似与双回路间同塔双回线路长度成正比，而与2回路的非同塔线路长度基本无关，容性电压与感性电流近似与被感应线路同塔双回长度占总长度的比例成正比，而与线路绝对长度并不直接相关。状态三中接地电流实际上为容性电流和感性电流的叠加，随着同塔双回线路长度的增加，感性电流虽然不变，但容性电流越来越大，2个电流失量的叠加使总电流有所增大;同样，状态一中感应电压实际上为容性电压和感性电压的叠加，只是一般情况下感性电压相对于容性电压较小，随着同塔双回线路长度的增加，容性电压虽然不变，但感性电压越来越大，2个电压矢量的叠加使得总感应电压有所增大。

3.5   线路输送功率对感应电流和感应电压的影响

对于常规型塔改变回路I上的输送功率，得到回路II上感性感应电流和电压如表6所示，其中取三相中层严重的一相记录，容性电流和电压与输送功率基本没有关系[16]。

根据IEC标准，500 kW的B类接地开关、合感应电流的额定参数为额定感性电流200 A、额定感性电压25 kV、额定容性电流25 A、额定容性电压25 kV。当线路I上输送功率在1500-2000 MVA范围内，进一步计算得到，B类接地开关临界点约为1670 MVA。

3.6   线路高抗对感应电流和感应电压的影响

若线路II装设线路高抗并变化补偿度，得到的感应电流和感应电压计算结果如表8所示。线路高抗对于容性电流和感性电压、电流影响都很小，但对于容性感应电压影响很大，感应电流、电压与线路高抗的关系如表7所示。

4   结   论

通过PSCAD电磁暂态仿真软件建模仿真，深入分析500 kV同塔双回输电线路的感应电压和感应电流的计算方法，研究接地开关处于不同状态下的感应电压和感应电流，从而为500 kV同塔双回输变电工程的调试启动奠定理论基础。

（1）深入研究同塔双回中系统参数，基于PSCAD软件对500 kV同塔双回输电线路感应电压与感应电流进行建模。

（2）分析感应电压和感应电流的产生机理，同时研究对线路接地开关可能产生三种工况进行分析。

（3）通过PSCAD仿真结果与理论计算对比，得出在检测静电感应同时，也要考虑电磁感应效应的影响。

（4）深入分析500 kV同塔双回输电线路长度、线路输送功率和线路高抗对感应电流和感应电压的影响。

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