500kV线路潜供电流计算

结合分布参数和集中参数的潜供电流计算和补偿摘要: 本文建立了结合分布参数和集中参数的联合电路模型，使得在考虑并联电抗器补偿和弧道电阻影响后的模型得以简化，从而推导出了在弧道电阻和有补偿情况下计算线路任意点的潜供电流的公式。

依据该公式对我国淮南到上海沪西特高压输电线路的潜供电流进行了计算，并与文献[1]中基于集中参数的计算结果进行了对比分析。

关键词: 潜供电流；分布参数；联合模型；弧道电阻；0 引言输电线路发生单相接地故障后，尽管线路两侧断路器断开，但是由于故障相和健全相之间的电容和电感耦合，使得故障点的接地弧道中仍有电流流过，此电流称为潜供电流。

如果潜供电流不能及时熄灭，将使自动重合闸操作失败，影响供电安全和系统稳定。

目前，潜供电流的分析方法主要有两种：集中参数法[1-4]和分布参数法[5]；集中参数法分析过程简洁易懂，可以快速估算短距离输电线路潜供电流，但是对于潜供电流电感分量只能给出两端的近似计算公式；分布参数法计算精度高于集中参数模型，可计算线路任意位置故障的潜供电流电感分量，但对于线路有并联电抗补偿或者考虑弧道电阻后，其微分方程将极其复杂，难以分析计算。

本文以淮南-上海特高压输电工程为算例，结合分布参数和集中参数模型，推导出线路任意位置故障后潜供电流计算公式，计算其考虑补偿方式和弧道电阻后的潜供电流大小，并与文献[1]中的计算结果对比分析。

1 基于分布参数的潜供电流计算公式1.1 潜供电流表达式：为了简化计算对无并联电抗器线路潜供电流的计算，作以下假设[6]：（1）输电线路的中性点直接接地，当一相故障切除后，其它工作的两相之间仍保持；（2）忽略输电线路上的电阻和电导；（3）忽略完好相商的自感和对地电容，且完好相上的各点的电流和电压均保持恒定；在上述条件下，作出故障相C相单相接地时线路分布参数的单元等值回路如图1所示：由戴维宁等效定理和诺顿等效定理，得出健全相等值相电压为：，式中分别为健全相A、B相的相电压；健全相等值相电流为：，式中分别为健全相A、B相的相电流；健全相对故障相的单位长度相间等值电容。

500kV架空地线不同导线排列方式和损耗胡科;陈国初【摘要】为研究500 kV架空地线能量损耗问题,以某500 kV紧凑型同塔双回输电线路为研究对象,利用ATP-EMTP电磁暂态软件建立计算模型,对3种不同导线排列方式下的感应电压、感应环流以及地线电能损耗进行计算.结果表明,无论在系统双回运行还是Ⅰ回运行、Ⅱ回停运方式下,导线水平排列的感应电流、感应电压和地线损耗均为3种方式中最小.该结论可为架空输电线路设计提供理论参考.【期刊名称】《上海电机学院学报》【年(卷),期】2018(021)001【总页数】6页(P33-38)【关键词】地线;导线排列方式;感应电压;感应环流;能量损耗【作者】胡科;陈国初【作者单位】上海电机学院电气学院,上海201306;上海电机学院电气学院,上海201306【正文语种】中文【中图分类】TM726.3国内500 kV及以上电压等级输电线路避雷线普遍采用2根地线对称架设的方式，1根为光纤复合架空地线(Optical Power Grounded Waveguide，OPGW)和1根为普通地线(GJ地线)。

为了保证线路运行的可靠性，OPGW普遍采用逐塔接地的运行方式，普通地线采用分段绝缘、一点接地方式。

目前，我国经济快速发展，各产业用电需求逐年增加，输送容量和电压等级也在增大，虽然地线损耗在线路总损耗所占比例不大，但其损失的电能总量也是不可忽视的一部分[1]，导致运营成本越来越高。

目前，对在不同地线接地方式下地线损耗的研究有很多。

文献[2]中提出了OPGW 换位和普通地线分段绝缘的地线连接方式，并比较了不同接地方式下的地线损耗。

文献[3]中计算了架空输电地线在不同接地方式下线路的零序参数，并讨论了大地电特性和架空地线电特性对输电线路零序参数的影响。

文献[4]中利用仿真软件计算了同塔双回输电线路在不同换位线路情况下的感应电压、感应电流。

文献[5]中计算了国内不同电压等级输电线路地线损耗，比较了国内、外地线损耗的大小，但OPGW的线损耗问题未能解决。

潜供电流影响因素的研究栾鹏飞;李含善【摘要】The paper considers that the combustion time of secondary arcsin the extra-high voltage transmission lines is long, if these arcs can not be extinguished in time, the single-phase automatic reclosing would be failed; thus it has bad effect on the power supply security and system stability. Therefore, this article derives calculation formulas of inductance on neutral of shunt reactors which restrain secondary arc current and the calculation formulas of capacitance, inductance and total secondary arc current by using the circuit theory. These formulas can accurately compute the secondary arc current on short distance single circuit transmission lines. The paper uses simulation software Matlab to analyze the influences of the distance between lines and compensation scheme on the secondary arc current.%本文考虑到线路中由于超高压输电线路的潜供电弧燃烧时间长,如果不能及时熄灭,将造成单相自动重合闸失败,从而影响供电安全和系统稳定.为此本文首先通过电路理论推导出抑制潜供电流的并联电抗器中性点小电抗以及潜供电流的容性、感性以及总潜供电流计算公式,以便精确计算短距离单回输电线路的潜供电流.本文利用仿真软件Matlab仿真分析了线间距离以及不同的补偿方式对潜供电流的影响.【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(033)004【总页数】4页(P47-50)【关键词】潜供电流;并联电抗器;补偿方式【作者】栾鹏飞;李含善【作者单位】内蒙古工业大学电力学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学电力学院,内蒙古呼和浩特010051【正文语种】中文【中图分类】TM723据统计,超高压输电线路的故障90%以上是单相接地故障[1],而单相接地故障中有大部分是瞬时性故障.研究表明,单相自动重合闸是否成功在很大程度上取决于故障点的潜供电流大小和恢复电压幅值及其上升速度.由于特高压输电线路电压高,线路长,相间电容和互感数值大,导致潜供电弧燃烧时间较长,使单相自动重合闸的成功率大幅降低,对系统危害大.1 潜供电流在超高和特高压电网中,为了限制空载线路重合闸过电压,常采用单相重合闸操作.当系统的一相因单相接地故障而被切除后,由于相间互感和相间电容的耦合作用,被切除的故障相在故障点仍流过一定数值的接地电流,即潜供电流.潜供电流由容性和感性两个分量组成.对于潜供电流,我国大多采用并联电抗器加中性点小电抗的方法进行抑制.设LM、LN为并联电抗器及中性点小电抗的电感.2 潜供电流的分量2.1 潜供电流容性分量表达式本文从线路两端装设并联电抗器加中性点小电抗入手,从而推出潜供电流容性分量表达式.潜供电流容性分量的计算电路如图1所示.其中,L1、L2分别为线路首、末两端补偿时的等效相间电感(H);C0为线路单位长度相间电容(F/km);l是线路的长度.图1 无补偿时潜供电流容性分量计算电路由潜供电流容性分量的定义知,其计算公式为式中,l3为首、末端补偿的并联等效相间电感,表示为当线路首端补偿时,L3=L1;当线路末端补偿时L3=L2;当线路两端无补偿时,L1=L2=∞,则L3=∞.2.2 潜供电流感性分量表达式线路两端补偿时潜供电流感性分量计算电路图如图2所示.假设故障发生在距离首端x处.C1为故障相对地的电容(F/km);L0为线路单位长度自感(H/km),L1和L2分别为线路首、末端补偿等效对地电感(H);is L1和is L2为以故障点为界前后两端故障相线路上的感性分量(kA);eM1和eM2分别以故障点为界前后两端非故障相线路产生的感应电动势(kV).潜供电流的感性分量为is L=is L1-is L2.图2 两端补偿时潜供电流感性分量根据电路中的霍尔电流定律和叠加原理,从图中可推导出潜供电流感性分量的计算公式如下:式中,M为线路单位长度互感(H/km);X1和 X2为中间变量,分别为对于不同的补偿方式,X1和X2的表达式各不相同,具体为:线路末端补偿时线路首端补偿时则线路中潜供电流的总公式为:3 加速潜供电流熄灭的措施从国内外的输电线路运行记录统计结果看,超高压、特高压输电线路的故障90%以上是单相接地故障,而单相接地故障中有70%～80%为“瞬时性”故障.为了提高系统的稳定性和可靠性,现在的工程往往使用单相重合闸.为了使单相重合闸能够成功地动作,就要使潜供电流以及恢复电压要小.目前用于熄灭潜供电弧的方法主要有使用快速接地开关(HSGS)和并联电抗器中性点接小电抗2种.所有用于熄灭潜供电弧的方法均可归结为降低潜供电流的幅值,进而减少电弧燃烧的时间[2].本文只介绍一下用并联电抗器中性点接小电抗的方法来抑制潜供电流.3.1 并联电抗器中性点加小电抗由上述所知,故障相单相断开后,健全相与故障相之间的静电耦合在故障相的接地弧产生潜供电流的横分量,而接地磁耦合在接地弧道上形成潜供电流的纵分量.潜供电流主要取决于横分量的大小.显然,当线路上并联电抗器补偿不带中性点小电抗时,并联电抗器对相间电容不能达到近似全补偿效果,即不能有效地达到加速潜供电流熄灭的目的.而且电抗器与线路对地电容可能发生并联谐振,导致断开相出现谐振过电压.并联电抗器带中性点小电抗的补偿方式可以有效解决以上矛盾.并联电抗器中性点带小电抗接在线路中如图3所示.3.2 并联电抗器中性点小电抗的公式图3 并联电抗器中性点带小电抗接线图为了抑制潜供电流,在线路上增设了中性点带小电抗的并联电抗器.在线路上增设中性点小电抗的目的有两个:①控制潜供电流;②抑制线路谐振过电压.因此,小电抗的值一定要取恰当值,否则会引起线路发生谐振,从而影响线路的正常运行.因此,本文简单介绍中性点小电抗的取值.设LM、LN为并联电抗器及中性点小电抗的电感,其等效到输电线路侧的相间电感L12和对地电感L11分别为[2].为了完全抑制潜供电流,本文使相间电感L12和相间电容C发生并联谐振,根据电路知识求得:式中:X12=wL12,XC=1/wC.在实际工程中,为了避免产生并联谐振,通常使实际值略小于上述所求的值.4 影响潜供电流容性分量的因素影响潜供电流的因素很多,如风力及风速、空气的温度和湿度、线路换位方式及补偿方式、线路相间的距离等.本文利用仿真软件Matlab仿真分析了线间距离对潜供电流的影响.4.1 线间距离对潜供电流容性分量的影响本文以已经投运的海南联网工程为例,分析了不同的补偿方式以及线间距离对潜供电流的影响.海南联网工程采用500 kV交流架空线路与海底电缆混合输电方式,其中海底电缆长31 km,架空线路分为两段,长度分别为14.5km和127km[5].海南联网工程示意图如图4所示.由于海底电缆三相距离较远,相间基本不存在互感,以及海底电缆基本上无相间电容耦合,所以潜供电流很小.因此,本文不再考虑海底电缆这部分的潜供电流,只考虑架空线上的潜供电流.本文以港城-南岭这段的架空线为例,来介绍线间距离对潜供电流容性分量的影响.在无补偿的情况下,根据公式(8)和(9)可知,潜供电流容性分量的有效值随线间距离变化的曲线如图5所示.从图5计算结果中可知,线间距离与潜供电流容性分量成相反变化规律,线间距离越远则潜供电流的容性分量就越小.图4 海南联网工程示意图图5 无补偿时线间距离对潜供电流容性分量的影响4.2 补偿方式对潜供电流容性分量的影响潜供电流容性分量不仅受到线间距离的影响,也与补偿方式有关.不同的补偿方式对抑制潜供电流的效果是不一样的.但不同的补偿方式却对潜供电流容性分量的抑制效果差不多.潜供电流容性分量在不同补偿方式下的的变化曲线如图6～8所示.图6 首端补偿时线间距离对潜供电流容性分量的影响4.3 仿真结果分析图5给出了线路无补偿时潜供电流容性分量的大小.在线间距离为10 m时,且在线路无补偿时,潜供电流的容性分量远远大于感性分量,起主要作用.所以,潜供电流的大小约为容性分量,这样大的潜供电流使得潜供电弧燃烧时间很长,如果不及时熄灭,将造成单相自动重合闸失败,从而影响供电安全以及系统稳定.从图6和图7知,线路单端补偿(首端补偿或末端补偿)潜供电流容性分量的大小是一样的,这是因为当线路单端补偿时,只影响潜供电流的感性分量,而不影响潜供电流的容性分量.也就是说在线路有补偿(两端、末端和首端补偿)时,潜供电流的容性分量数值很小,这是因为在并联电抗器补偿度小于1时,一般按相间全补偿原则,选择小电抗使得容性分量没有回路.所以,在线路有补偿时,由于容性分量很小,线路中的潜供电流主要受感性分量的影响.5 结论研究表明,单相重合闸是否成功在很大程度上取决于故障点的潜供电流大小和恢复电压[3-4].因此,当线路发生单相接地故障时,线路中的潜供电流是不容忽视的. (1)在无补偿的情况下,潜供电流的大小主要取决于潜供电流的容性分量.但当线路处于两端补偿、首端补偿以及末端补偿时,线路中的潜供电流容性分量几乎为零.所以,这时潜供电流的感性分量起主要作用.(2)当线路处于首端补偿和末端补偿时,它们对抑制潜供电流容性分量的效果是一样的.这是因为,潜供电流的容性分量与并联电抗器的补偿位置无关.(3)线路中潜供电流的感性分量与并联电抗器的补偿方式有关,而且也与线路对地距离成反比.参考文献：[1］陈政,康义,马怡情.广东-海南交流联网工程无功补偿及电磁暂态研究[J].电网技术,2009(19):20-38.[2］Mallat S.A Theory for Multire solution Signal Decomposition:The Wavelet Representation[J].IEEE T rans.on Pattern Anal and Machine Intell,1989,11(7):674-693.[3］Anderson J G.超高压输电线路[M].北京:水利电力出版社,1979.[4］商立群,施围.快速接地开关熄灭同杆双回输电线路潜供电弧的研究[J].电工电能新技术,2005,24(2):5-6.[5］广东-海南500 kV交流跨海联网工程无功补偿及电磁暂态研究[J].电网技术,2009,33(19):1-3.。

特高压线路潜供电流的仿真计算一、特高压线路潜供电流的仿真计算特高压（Ultra-High voltage, UHV）线路是指电压等级在1000kV及以上的电力输电线路，它具有传输容量大、传输距离远、占地面积少、投资少、节能效益高、抗干扰性强等优点，正逐步成为当今世界新一代电力输电系统的主要构成部分。

然而，在特高压线路中，由于其高抗潮湿度、低电压特性，存在很多潜在的风险，其中最大的风险来自于潜供电流，由于潜供电流的特殊性，使得传统的理论计算方法无法有效计算出潜供电流的大小，因此，必须采用仿真计算的方式来准确计算潜供电流的大小，从而有效地控制风险。

1.仿真计算的基础特高压线路潜供电流的仿真计算，需要建立适合于特高压线路的潜供电流仿真模型，并将遥测系统中的实际数据映射到仿真模型中，从而精确表征交流线路的潜供电流和电压特性。

具体来说，需要建立完整的特高压线路支路仿真模型，其中包括导线、变压器、隔离开关、断路器、母线、充电电容器、地线、悬垂线等各种电气元件，并在模型中建立改变的故障及操作情况，如发生雷击、接地故障等，从而模拟系统中的电压和电流状态，并计算潜供电流的大小。

2.仿真计算工具特高压线路潜供电流的仿真计算，需要采用专业的电力仿真软件，例如PSCAD、ETAP 等，这些软件支持横向多频带仿真，可以模拟特高压线路的特殊特性，比如：电磁谐振、电流滞后、潜电动力效应、瞬变等，结合实际系统的参数，可以准确计算出特高压线路的潜供电流。

3.仿真计算过程特高压线路潜供电流的仿真计算，需要从原始数据、线路拓扑图、模型仿真及结果分析等几个步骤。

首先，根据实际系统的参数，把系统中的每根电缆、变压器、隔离开关、断路器、母线、充电电容器、地线等电气元件转换成数字模型，并建立完整的仿真模型。

然后，设置仿真参数，如时间步长、计算时长、分析频率等，开始仿真计算。

最后，结合实际系统的参数，解析仿真计算的结果，最终得出特高压线路的潜供电流大小。

特高压同塔双回输电线路的潜供电流李召兄;文俊;徐超;张慧媛;肖湘宁【摘要】特高压输电线路的潜供电弧燃烧时间长,如果不能及时熄灭,将造成单相自动重合闸失败,从而影响供电安全和系统稳定。

因此,有必要研究特高压输电线路的潜供电流。

本文首先归纳总结了潜供电流的各种数学计算方法及其优缺点,并指出目前特高压输电线路潜供电流研究中的不足是缺乏仿真和实测数据以及没有考虑电弧模型。

接着针对我国在建的淮南—上海1000kV特高压交流同塔双回输电工程,采用PSCAD/EMTDC软件建立了其详细的仿真模型,包含系统模型、线路模型以及电弧模型。

最后利用所建模型,对该工程潜供电流进行了仿真研究,计算了单点故障、两点故障和不同线路负载率下的潜供电流及其持续时间。

研究结果表明,该工程潜供电流不会影响单相自动重合闸的成功重合。

【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2010(000)011【总页数】8页(P148-154,163)【关键词】特高压;潜供电流;电弧模型;仿真分析;单相自动重合闸;集中参数;分布参数;二次模【作者】李召兄;文俊;徐超;张慧媛;肖湘宁【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TM7231 引言输电线路发生单相接地故障后，保护动作使故障相两侧断路器断开。

由于故障相和健全相之间的电容和电感耦合，故障点的电弧不能迅速熄灭，弧道中仍流过不大的感应电流，此电流称为潜供电流（或二次电流），相应的电弧称为潜供电弧（也称二次电弧）。

潜供电流由容性和感性两个分量组成。

容性分量是健全相的电压通过相间电容向故障点提供的电流；感性分量是健全相的电流通过相间互感在故障相上产生感应电动势，经过故障相对地电容、并联电抗器和故障点构成的回路，向故障点提供的电流。

从国内外输电线路运行记录看，超高压、特高压输电线路故障90%以上是单相接地故障，而单相接地故障中有 70%～80%为“瞬时性”故障[1]。

为了提高系统的稳定性和供电的可靠性，我国超高压、特高压输电线路一般采用单相自动重合闸，重合时间主要取决于潜供电流持续时间和系统稳定要求[2]。

题目编号题目来源内容分类难度级别题目内容1 1.4高电力系统中出现高一级电压的初期，发生线路三相短路故障时，（）采取切机和切负荷的措施，保证电力系统的稳定运行2 1.4中电网电压监视控制点电压超过电网调度规定的电压曲线±5%，并且延续时间超过（）h，或超过规定值的±10%，且延续时间超过（）h，为一般电网事故。

3 1.2低发生三相对称短路时，短路电流中包含有（ ）4 1.1低下列系统中，内涵最广的是（ ）5 1.1中通过调整有载调压变压器分接头进行调整电压时，对系统来说（）6 1.2中对电力系统的稳定性干扰最严重的一般是（ ）。

7 1.1中电力系统的频率特性取决于发电机的频率特性和（ ）8 1.1低在电网振荡时，振荡的中心的电压（ ）9 1.2中有一空载运行线路，首端电压和末端电压分别为U1和U2，下面正确的是（ ）10 1.2中两台阻抗电压不相等变压器并列运行时，在负荷分配上（ ）11 1.2中变压器并联运行的理想状况：空载时，并联运行的各台变压器绕组之间（ ）12 1.2中通过缩短故障切除后的电气距离以提高暂态稳定性的措施是（ ）13 1.1低调相机的作用是向系统输送（ ），改善功率因数，降低网络中的损耗。

14 1.1中电力系统发生振荡时，各点的电压和电流（ ）15 1.2中快速切除线路与母线的短路故障，是提高电力系统（ ）的最重要手段16 1.1中发电机失磁后，需要从系统中吸取（ ）功率，将造成系统电压下降。

17 1.1低电力系统故障，从短路发生的形态来讲单相接地故障几率占绝大多数，约占（ ）。

18 1.4低在电气设备上工作，保证安全的组织措施是（ ）19 1.1低下列接线方式为无备用接线方式的是（ ）20 1.1中自耦变压器中性点应（ ）运行。

21 1.1中输送相同的负荷，提高输送系统的电压等级会（ ）22 1.1低当线路输送自然功率时，线路产生的无功（ ）线路吸收的无功。

500KV变电站继电保护的配置一、500KV变电站的特点：1）容量大、一般装750MV A主变1-2台，容量为220KV变电站5-8倍。

2）出线回路数多一般500KV出线4-10回220KV出线6-14回3）低压侧装大容量的无功补偿装置（2×120MAR）4）在电力系统中一般都是电力输送的枢纽变电站。

其地位重要，变电站的事故或故障将直接影响主网的安全稳定运行。

5）500KV系统容量大，一次系统时常数增大（50-200ms）。

保护必须工作在暂态过程中，需用暂态CT。

6）500KV变电站，电压高、电磁场强、电磁干扰严重，包括对一些仪器仪表工作的干扰。

二、500KV变电站主设备继电保护的要求1）500KV主变、线路、220KV线路，500KV‘220KV母线均采用双重化配置。

2）近后备原则3)复用通道（包用复用截波通道，微波通道，光纤通道）。

三、500KV线路保护的配置1、500KV线路的特点a)长距离200-300km ，重负荷可达100万千瓦。

使短路电流接近负荷电流，甚至可能小于负荷电流例：平式初期：姚双线在双河侧做人工短路试验。

姚侧故障相电流仅1200多A。

送100万瓦千负荷电流=1300Ab)500KV线路有许多同杆并架双回线，因其输送容易大，发生区内异名相跨线故障时，不允许将两回线同时切除。

否则将影响系统的安全运行,线路末端跨线故障时，首端距离保护，会看成相间故障。

c)500KV一般采用1个半开关接线，线路停电时，开关要合环，需加短线保护。

d)线路输送功率大，稳定储备系数小，要保证系统稳定，要求保护动作速度快，整个故障切除时间小于100ms。

保护动作时间一般要≤50ms。

（全线故障）e)线路分布电容大500KV线路、相间距离为13m、线分裂距离45cm、正四角分裂、相对地距离12m。

线路空投时，未端电压高。

要加并联电抗器,并联电抗器保护需跳对侧开关,需加远方跳闸保护。

f)500KV线路一般采用单相重合闸，为限制潜供电流，中性点要加小电抗器2、配置原则：1）500KV线路保护配置原则：设置两套完整、独立的全线速动保护，其功能满足：每一套保护对全线路内部发生的各种故障（单相接地、相间短路，两相接地、三相短路、非全相再故障及转移故障）应能正确反映每套保护具有独立的选相相功能，实现分相和三相跳闸，当一套停用时，不影响另一套运行。