同塔双回特高压线路潜供电法IL和恢复电压的限制

ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｗｈｅｎ
ｐｈａｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｔｒａｎｓｐｏｓｅｄ
ａ相
（ｃｔｓ＋ｃｚｚ＋臼・）÷（ｃ２ａ＋ｃａ２＋ｃ－－’丁ｌ（ｃ３３＋ｆｔｚ＋ｃｚ－）÷
ｂ相（ｃｌｚ＋以ｌ＋ｆ３３’了１（ｃｚｚ＋ｆ３ｌ＋ｎ３’了ｌ（ｃ３２＋ｃｌｌ＋ｃ２３）÷
ｃ相
（ｆ－－＋ｃ２３＋ｆ３２’丁ｌ（ｃｚｌ＋ｃ３３＋ｃ１２’了１（ｃ３１＋ｃ１３＋ｃ２２）÷
０
引言
特高压线路具有电压等级高、输电距离远、输送
１
高抗接中性点小电抗限制潜供电流原理
国内主要采用并联电抗器中性点接小电抗的方
容量大、相间电容大等特点，使得其潜供电流问题较 其他电压等级更为突出Ｄ－ｚ］，严重影响单相重合闸成 功率。同塔双回线路具有多种优越性，在特高压系 统中将被大量采用。由于同塔双回线路回路间存在 较强的耦合作用，使其潜供电流产生机理较为复 杂［争４。，必须合理地设计线路和选择限制措施才能保 证潜供电弧熄灭，提高单相重合闸成功率［５。］。 长距离特高压线路上多采用在高抗中性点加装 小电抗来限制潜供电流Ｄ－２］，其原理是通过小电抗将 部分高抗容量分配至相问，用以补偿通过相间电容 流至故障相的潜供电流容性分量，阻断健全相与故 障相之间的电容耦合。合理的小电抗配置可使潜供 电流容性分量大幅降低，同时能将恢复电压限制到 很低水平¨Ｊ。 双回线路则由于回路间存在电容耦合，结构复 杂，一般认为难以通过线路和高抗参数直接计算得 出小电抗阻抗值，目前对双回线路用小电抗限制潜 供电流的原理和可行性进行系统分析的研究较少。 针对这些问题，本文对同塔双回线路潜供电流 的产生原理进行分析，研究了中性点小电抗对各种 换位方式下潜供电流的限制效果，提出了常用换位 方式下通过线路参数直接计算双回线路小电抗的 方法。
Ｃ２１
对比式（２）、式（４）可知，双回运行方式下小电抗
９Ｃ１３‘Ｃ３１，Ｃ２３。Ｃ３２
ｏ
同向换位方式如图６所示。按照逆相序反向换 位方式的讨论方法，得到线路不同回路导线问的电 容如表２所示。从表２可以看出，同名相电容与某 一异名相电容均为（ｆｚ，＋ｃ。。＋ｆ。。）１／３，另一异名相
：７
可得逆相序换位线路不同回路导线间的电容， 如表１所示。 从表１可以看出，逆相序换位下，同名相之间的 电容均为（ｃ。。＋ｆ。。＋ｆ。。）１１３，异名相之间２个电容
（３）
孽整≥瑾三建 卜—一吾—十舌——十一舌——＿
ｐｈａｓｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｔｒａｎｓｐｏｓｉｔｉｏｎ
则可使两健全相与故障相之间均形成并联谐振，从 而阻断潜供电流容性分量流通路径，并将恢复电压 容性分量限制到最低值。此时对应的小电抗最佳阻
１
为研究３个相邻回路与故障相之间耦合电容大 小，先作如下假设：①线路长度为ｌ；②一回路上导 线与另一回路上、中、下导线间单位长度的电容分别
可以看出，回路之间的电容可转换为对地电容，
图２（ｂ）中，Ｃｏ＝Ｃｂ＋Ｃ＆＋Ｃ毫ｂ＋艮，回问电容不会
向故障相提供潜供电流，潜供电流全部由本回健全 相通过相间电容提供，潜供电流的产生原因与单回 线路完全相同。 故要使一回线路接地时的单回运行方式下潜供 电流最小，等效相间电抗Ｘ。Ｍ。应完全补偿本回相间 电容ＣＭ，即ＸＬＭｌ＝ＸｃＭ＝１／（∞ＣＭ）。此时，小电抗 计算公式与单回线路完全一致：
ａ相（ｃｓｚ＋ｃ・。＋ｃ２１）—ｒｌ（ｃｎ＋ｃ２ｓ＋ｃｓｌ）÷（ｃｚｚ＋ｒ。３＋ｃ，－）÷ ｂ相（ｃｓｓ＋ｃｔ－＋ｃｚｚ）÷（ｃｕ＋旬・＋ｃ。ｚ）÷（ｃｚｓ＋ｆ３－＋ｃｔ。）÷
摘要：为保证同塔双回特高压线路重合闸成功率，必须对其潜供电流和恢复电压进行限制。针对 特高压线路广泛采用的高抗中性点加小电抗限制措施，分析了同塔双回线路潜供电流的产生机理， 研究了不同换位方式对潜供电流限制效果的影响，并提出了中性点小电抗阻抗值的直接计算公式。 结果表明，综合考虑潜供电流限制效果和实现可能性，逆相序反向换位最佳。实际算例验证了所提 出的小电抗计算公式的准确性，能够简单、快速地计算出双回线路小电抗阻抗值。 关键词：特高压；潜供电流；恢复电压；同塔双回线路；中性点小电抗
ｂ
悬空的Ｃ相提供的总电流不为０。图３可变化为 图４（ａ）所示的电路，由于Ａ相与ａ相、Ｂ相与ｂ相 的电压基本相同，故将ａ相与Ｃ相之间、ｂ相与Ｃ相 之间剩余的电容分别与Ａ相与Ｃ相之间、Ｂ相与Ｃ 相之间的相间电容合并，Ｒｇ为弧道电阻。
图２单回运行方式电容示意图
Ｆｉｇ．２ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ－ｃｉｒｃｕｉｔ ｗｏｒｋ ｍｏｄｅ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ
２双回线路潜供电流限制
收稿日期；２０１０－０８—２５｝修回日期：２０１０－１２－０３。 国家重点基础研究发辰计划（９７３计划）责助项目
（２０１１ＣＢ２０９４０５）。
２．１单回运行方式 同塔双回线路在只有一回运行时，另一回线路 一般两端接地。此时故障相周围耦合电容、相间电 一８３—
万方数据
它
力
系
统
自
２．２．１
双回运行方式电容如图３所示。图中：左边回 路的Ｃ相为故障后的悬空相，Ａ相、Ｂ相为带电的健 全相，ａ，ｂ，ｃ相正常工作，ＬＭ和ＬＤ分别为等效后的 相问电抗和对地电抗。 在图４（ａ）基础上进行如下变换： １）将Ａ相、Ｂ相支路各分出一个大小为Ｃ＆的
ｂ
图４双回运行方式潜供电流等值电路
Ｆｉｇ．４ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔ ｏｆ
果。
系，由此根据双回线路的导线位置分布可得回间电 容存在以下关系： ｆＣｌ２≈白ｌ：＞ｃ１３ Ｉｅｌｌ≈ｃ３３＞Ｃ２２ 故
２．２．２换位方式对潜供电流限制的影响 异名相之间的２个电容是否相等主要由线路换 位方式决定，下面分别讨论各换位方式下［１¨，双回 线路在双回同时运行时潜供电流和恢复电压的限 制。 １）逆相序反向换位 逆相序反向换位方式如图５所示。
ｘＬＮｌ一矗一面葡１
双回运行方式潜供电流限制机理
（２）
式中：Ｘ。Ｍ。为线路相间电容的阻抗；Ｘ。，为高抗阻抗 （Ｘ。Ｐ＝１／（Ｋｃｃ，Ｃ。））；ｃ￡，为系统工作频率；Ｋ为高抗补 偿度；Ｃ，和ＣＭ分别为线路正序电容和相间电容。 此时，由于健全相与故障相间阻抗趋近无穷大， 电弧熄灭之后的恢复电压也将被限制在最低水平。 ２．２双回运行方式
（ｃ１２＋ｆ２１＋％）吾≈（“＋ｆ２３＋ｃ３２）吾＞ （ｃ１３＋ｆ２２＋％）寺
即异名相之间２个电容大小比较接近，且均大于同 名相之间的电容。对国内在建的某特高压双回线路 进行计算得［１ ２】，其Ｃ相与ａ相、ｂ相、Ｃ相间电容分 别为９．９４×ｉ０～ｐＦ／ｋｍ，１０．４１×１０～ｐ．Ｆ／ｋｍ，
５．８０×１０—４弘Ｆ／ｋｍ。
早整≥螫；遗芝
图５逆相序反向换位方式示意图
Ｆｉｇ．５ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ
ｒｅｖｅｒｓｅ
卜————————一，—————————一
近似认为异名相之间２个电容大小相等，即 Ｃｃ．＝Ｃｃｂ，则ＣＭ＋Ｃｃｂ—Ｃｃｃ＝ＣＭ＋Ｃｃａ—Ｃｃｃ。若 Ｌ№将该电容完全补偿：
ｊｃｃ，Ｌ抛＝ ｊ（ｃＪ（ＣＭ＋Ｃｃｂ—Ｃｃｃ） ｊ∞（ＣＭ＋Ｃｃ，一Ｃｃ，）
ｒｅｖｅｒｓｅ
１）若异名相之间的２个电容相等，即免一Ｃｃ“，
则ＣＭ＋Ｃｃｂ—Ｃｃｃ与ＣＭ十Ｃ＆～Ｃｃｃ相等，只要ＬＭ２大 小合适，即可同时使Ａ和Ｃ之间、Ｂ和Ｃ之间形成 并联谐振支路，从而阻断２个电压源向弧道提供潜 供电流的通道。理论上可将潜供电流容性分量限制 到０。同时，由于相间阻抗达到无穷大，恢复电压的 容性分量也将被限制到０。 ２）若异名相之间的２个电容不相等，即Ｃｃａ≠
第３５卷第１０期 ２０１１年５月２５日
电力系统自动化
Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ
Ｖ０１．３５
Ｎｏ．１０
Ｍａｙ ２５・２０１１
同塔双回特高压线路潜供电流和恢复电压的限制
易 强１，周
浩１，计荣荣１，苏
菲１，孙
可２，陈稼苗３
（１．浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市３１００２７；２．浙江省电力公司，浙江省杭州市３１００２７； ３．浙江省电力设计院，浙江省杭州市３１００２７）
易
强。等
同塔双回特高压线路潜供电流和恢复电压的限制
此时，潜供电流能否被限制依赖于异名相电容晚
和Ｃｃ－的相对大小：
分别为（ｆ１２＋Ｃ２Ｉ＋Ｃ３３）／／３和（ｆ１１＋ｆ２３＋ｃ３２）Ｕ３。
裹１逆相序换位时不同回路间各相导线间的电容
Ｔａｂ．１ Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓｈｕｎｔ ｎｅｕｔｒａｌ
ｒｅａｃｔｏｒ ｒｅａｃｔｏｒ
Ｆｉｇ．ｊ
ｗｉｔｈ
ＸＬＤ和ＸＬＭ与ＸＬＮ和ｘＬＰ的关系如下№引：
ｆＸＬＤ＝３ＸＬＮ＋ＸＬＰ
１ ｘＬＭ：孕＋３ｘＬＰ
－Ｌ
ｑ’
ＡＬＮ
若小电抗阻抗值选择合适，健全相通过相间电 抗流至悬空相的感性电流恰好可完全补偿掉通过相 间电容（双回线路还包括回间电容）流至悬空相的容 性电流，则潜供电流幅值最小。同时，由于相间阻抗 接近无穷大，从而使故障相上通过相间阻抗耦合过 来的恢复电压降至最低水平。
早耋≥鳢三连仨 孽盎≥盎三遵ｔ亡
图６同向换位方式示意图
Ｆｉｇ．６
卜吾十号—十一号叫
Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｓａｍｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｓｉｔｉｏｎ
表２
Ｔａｂ．２
同向换位时不同回路间各相导线问的电容
Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｉｒｃｕｉｔｓ ｗｈｅｎ ｓａｍｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｓｅｄ
—８５—
万方数据
电
力
暴
统
自
动
让
卜——————————一，———————————．｛