避雷器限制500 kV同塔双回紧凑型输电线路操作过电压的研究

朱洪波，宋颖巍

（辽宁省电力有限公司技术经济研究中心，辽宁沈阳 110000）

与常规输电线路相比，紧凑型输电线路减小了输电线路的电抗，提高了线路的自然输送功率，压缩了线路走廊宽度。因此，紧凑型输电线路主要用于线路走廊比较困难及受暂态稳定限制的长距离电源外送地区。

随着占地赔偿价格、线路走廊通道障碍物拆迁及林木植被保护费用的提高，紧凑型输电线路综合造价将进一步降低，采用同塔双回紧凑型输电线路的社会、经济效益会更加显著。

500kV同塔双回紧凑型输电线路充电无功大于常规500 kV输电线路，对于长距离500 kV紧凑型输电线路，即使两端安装了高压电抗器，线路中部的电压仍比较高，而合空载长线时操作过电压最高值也发生在线路中部。

1 500 kV同塔双回紧凑型输电线路的塔型及参数

图1 500 kV同塔双回紧凑型输电线路塔型

典型的500 kV同塔双回紧凑型输电线路采用LGJ－300×6导线，塔型如图1所示。三相导线按等边倒三角排列，相导线间（中心至中心）距离为6.7 m，三相导线的几何均距（GMD）亦为6.7 m。每相6根子导线按等六边形排列，六边形外接圆直径为750 mm，六边形的一对平行边为水平方向，边长为375 mm。各相均采用V型绝缘子金具串悬挂导线，下相导线除V型绝缘子金具串外，另加一垂直绝缘子串;V型绝缘子串的绝缘子采用合成绝缘子，串长为4 340 mm。

采用EMTP程序对该输电线路参数进行仿真，并与常规同塔双回LGJ－400×4号线的输电线路进行比较，结果如表1所示。

表1 输电线路参数比较

与普通型同塔双回输电线路参数相比，紧凑型同塔双回输电线路正序电抗减少了30.6%，充电无功增加了49.7%，自然输送功率增加了46.9%。

2 操作过电压

蒙东电网位于东北电网西部，赤峰电网位于蒙东电网最南部，赤峰地区是电力外送地区，目前通过500 kV白音华电厂—巴林—青山—燕南通道将多余电力送入辽宁地区。随着赤峰地区电源的进一步增加，建设了500 kV巴林—阜新输变电工程。巴林—阜新输电线路采用LGJ－300×6型紧凑型输电线路，同塔双回架设，建设方案如图2所示。由于线路比较长，充电无功比较多，因此，在每条线路两端各装设1组180 Mvar高压并联电抗器以限制工频过电压。

图2 工程建设方案

对图2所示系统进行操作过电压计算，工程拟建线路和其相邻一级500 kV线路采用与频率相关的JMARTY模型，其余500 kV线践采用分布参数模型，简化后的系统保留操作线路馈电侧母线同一电压等级（500 kV）的所有线路及馈电侧母线的前一级母线，各主要节点的电压和功角与潮流计算结果相同。巴林与阜新2个变电站等值到主变低压侧，在对系统等值计算的基础上，应用EMTP程序计算操作过电压，线路两端均装设金属氧化锌避雷器，合闸120次，巴林侧和阜新侧合闸时2%过电压沿线分布如图3、图4所示。

由图3、图4可以看出，操作过电压的最高值不是分布在线路的两侧，均发生在线路的中部。巴林侧合闸时，最高过电压发生在距巴林侧约230 km处，最高值为2.0。阜新侧合闸时，最高过电压发生在距巴林侧约180 km处，最高值为2.06。

根据DL/T620—1997《交流电气装置的过电压与绝缘配合》规定，500 kV输电线路最大合闸过电压不超过2.0。因此，应采取限制操作过电压的措施。对这种过电压的限制，常采取两种传统的限制措施:一是将断路器合闸电阻作为限制的主要手段，把避雷器作为后备保护，即一般所说的两道防线;二是只利用避雷器来限制合闸过电压。合闸电阻仅能用来限制某些（合闸、重合闸）过电压，而MOA则可用来限制各种操作过电压，同时可以用作行波保护;合闸电阻限压效果不稳定，分散性大，而MOA限压效果稳定，分散性小，因此，只研究用避雷器限制操作过电压的措施。

可以看出两端合闸的操作过电压都成弓形分布，能量主要集中在线路中部，因此，应在线路中部加装避雷器，在节点3、4、5分别加装444型线路避雷器后，巴林和阜新侧分别空载合闸操作过电压沿线分布如图5～图10所示。

通过在线路中部节点3和节点4加装线路型避雷器后，巴林和阜新侧三相合闸产生的沿线单相对地过电压降到了2.0 p.u．以下，可满足行业标准，在节点5加装避雷器，无法全部吸收多余能量，沿线过电压仍维持在过高水平。因此，建议在线路中部距离巴林侧150～200 km处加装避雷器，抑制操作过电压水平。通过分析表明，在线路中部加装线路避雷器可限制操作过电压在规程的范围之内。

3 与传统加装合闸电阻法比较

3.1 经济比较

巴林—阜新输变电工程2回500 kV线践若采用加装合闸电阻限制操作过电压，需要在2回线路两端断路器上均加装合闸电阻，在4组断路器上加装合闸电阻，每台断路器增加成本约100万元，总共增加成本约400万元。

若在线路中部距离巴林侧150～200 km处加装避雷器，只需加装2组金属氧化锌避雷器，每组金属氧化锌避雷器成本约30万元，总共增加成本约60万元。

从本期工程投资角度看，采用线路中部加装线路避雷器比采用合闸电阻节省投资340万元。从远期电网发展角度看，500 kV巴林—阜新线路要双π入位于线路中部的奈曼变电站，不存在长度超过200 km的500 kV线路，500 kV操作过电压能满足规程要求，断路器上的合闸电阻需拆除，但线路避雷器可继续使用或拆除后搬至其它地点继续使用。因此，无论是从近期还是从远期看，采用线路中部加装线路避雷器比采用合闸电阻经济。

3.2 技术比较

合闸电阻仅能用来限制某些（合闸、重合闸）过电压，MOA可用来限制各种操作过电压，同时可用作行波保护，MOA限压效果稳定，分散性小。对于一个给定的接线系统结构，合闸电阻存在一个最佳值，即“U”型曲线，只有当其为最佳值时，限压效果最好，但实际上难以做到，MOA则不存在该问题。因此，从保护能力方面看，MOA显然优于合闸电阻。

根据比较可以看出，无论从技术上还是从经济上，采用线路中部加装线路避雷器比采用合闸电阻好。

4 结论

a．与普通型同塔双回输电线路（LGJ－400× 4）参数相比，紧凑型同塔双回输电线路（LGJ－300×6）正序电抗减少了30.6%，充电无功增加了49.7%，自然输送功率增加了46.9%，因此，紧凑型导线的输送能力强，有利于保护系统暂态稳定。

b．用线路金属氧化锌避雷器限制操作过电压是可行的，与装设合闸电阻相比不但经济上节约工程投资，而且可用来限制操作过电压，限压效果稳定，分散性小。

c．随着电网发展，500 kV变电站布点越来越多，500 kV线路长度越来越短，限制线路操作过电压只是电网过渡时期措施，在过渡时期采取的措施力求经济简单，在线路中部装设避雷器限制操作过电压具有一定的优越性。

［1］王绍德，李耀玲．昌房500 kV紧凑型线路运行特性分析［J］．电网技术，2000，24（2），10－13．

［2］张建．福建500 kV水莆泉线路操作过电压计算分析［J］．福建电力与电工，2001，21（2），21－23．