330 kV同塔双回线路感应电压和电流的仿真研究

郭海斌，杨丽娟

（宁夏回族自治区电力设计院，宁夏 银川 750001）

330 kV同塔双回线路感应电压和电流的仿真研究

郭海斌，杨丽娟

（宁夏回族自治区电力设计院，宁夏 银川 750001）

针对同塔双回线路中，一回线运行、另一回线停运检修时，在停运线路上产生的感应电压和电流是否威胁人身安全的问题，结合罗山—灵州330 kV输电线路实际工程，建立了基于电磁暂态分析程序ATP-EMTP的感应电压和电流仿真计算模型，计算分析了静电感应和电磁感应2种类型的电压和电流。仿真结果表明：330 kV同塔双回线路一回线运行、另一回线停运检修时，停运线路上感应产生的电压、电流幅值远远超过人体的安全电压和安全电流，需对线路接地开关进行正确选择。

330 kV同塔双回线路；接地开关；电磁感应；静电感应

同塔双回线路能有效利用线路走廊用地，降低建设成本费用，提高输电容量。目前，随着经济的发展，输电容量不断增大，国内同塔双回线路应用日益增多［1-3］。

对新建的罗山-灵州330 kV同塔双回输电线路，感应电压可能会高达10 kV以上，如果接地开关选择不合理，将会严重威胁人身安全。为了在线路停电检修时，确保检修人员的人身安全，需在一回线路运行，另一回线路停运检修工况下，计算出停运线路上的感应电压和感应电流，以确保罗山-灵州330 kV同塔双回输电线路选择的接地开关类型具有开合感应电压、感应电流的能力。

1 研究现状及问题分析

罗山-灵州双回330 kV线路工程，起点为罗山330 kV变电站，终点为灵州±800/330 kV换流变电站，线路总长约2×38.0 km，全线均采用同塔不换位双回线路架设。罗山-灵州双回线路中，若一回线运行，另一回线路停运检修，由于两回线路存在电磁耦合和静电耦合［4-9］，考虑此线路工程路径长，电压高等特点，在停运线路上感应产生的电压、电流很有可能超过拟定的A类接地开关的开合感应能力。

因此，在线路停电检修时，为了确保检修人员的人身安全，结合罗山-灵州双回330 kV输电线路实际工程，基于ATP-EMTP软件，本文将针对以下2个问题对罗山-灵州同塔双回线路中检修线路的感应电压、感应电流进行仿真计算研究：

（1）获取罗山-灵州双回线路接地开关在①线路两端接地；②线路一端接地，另一端不接地；③线路两端均接地工况下感应产生的电压、电流的最大幅值并进行分析，以便采取措施，确保线路检修时检修人员的人身安全。

（2）根据接地开关参数仿真结果，验证在停运线路上感应产生的电压、电流是否满足国家标准规定的A类接地开关的开合感应能力。

2 感应电压、感应电流仿真模型的搭建及计算数据分析

电磁感应主要与停运线路周围的磁场有关［3］，运行线路负荷电流产生的交变磁场在停运线路上将会产生电磁感应电压和电磁感应电流。静电感应主要与停运线路周围的电场有关［9］，停运线路在运行线路的电场中会感应出电压和电流。

罗山-灵州330 kV同塔双回输电线路的接地开关选型研究仿真计算中，考虑线路接地开关的3种工况进行仿真计算，即线路两端接地；线路一端接地，另一端不接地；线路两端均接地。

2.1仿真计算模型的建立

罗山-灵州330 kV同塔双回输电线路静电感应和电磁感应电压和电流的仿真计算模型建立需考虑影响感应电压、感应电流的因素，如输电线路是否换位、线路长度大小、输送功率大小等。

罗山-灵州双回330 kV输电线路输送潮流按规划可能出现的最大潮流800MV左右考虑，带电运行线路罗山侧母线电压按330 kV考虑。罗山至灵州送电线路路径长度为38 km，全线不换位。仿真分析时输电线路用JMARTI线路模型模拟。

2.2仿真工况

采用电磁暂态分析程序ATP-EMTP建立静电感应和电磁感应电压和电流的仿真计算模型，计算给出各种工况下系统可能出现的感应电压、电流仿真波形图进行分析。

2.2.1工况1

罗山-灵州330 kV同塔双回输电线路，Ⅰ回线路运行，Ⅱ回线路停运，Ⅱ回线路两端都不接地，计算仿真如图1所示。此时因同杆双回线路间的静电耦合作用，将在Ⅱ回线路上产生较高的感应电压。

图1Ⅰ回线路运行，Ⅱ回线路停运，Ⅱ回线路两端都不接地计算仿真

由图1可知，在该工况下，因静电耦合而产生的静电感应电压最大，由于电磁耦合影响很弱，电磁感应电流为毫安量级，所以图中感应电流仿真曲线值近似为零。

2.2.2工况2

罗山-灵州330 kV同塔双回输电线路Ⅰ回线路运行，Ⅱ回线路停运，Ⅱ回线路一端接地，一端不接地，计算仿真如图2所示。由于同杆双回线路间的静电耦合作用，将沿接地端形成静电感应电流；同时，Ⅱ回线路不接地的一侧，由于电磁耦合作用，将在不接地端形成较高的电磁感应电压。

图2Ⅰ回线路运行，Ⅱ回线路停运，Ⅱ回线路一端接地，一端不接地计算仿真

在该工况下，由图2（a）仿真图形数据可知，因同塔双回线路间的静电耦合作用，在停运线路不接地端，静电感应电流最大，电磁感应电压为伏特量级，其值近似为零；由图2（b）仿真图形数据可知，在停运线路接地端，由于电磁耦合的作用，电磁感应电压最大，静电感应电流为微安量级，即图中静电感应电流仿真曲线值近似为零。

2.2.3工况3

罗山-灵州330 kV同塔双回输电线路，Ⅰ回线路运行，Ⅱ回线路停运，Ⅱ回线路两端接地计算仿真如图3所示。此时Ⅱ回线路因电磁感应，将在Ⅱ回路间形成电磁感应电流。

图3Ⅰ回线路运行，Ⅱ回线路停运，Ⅱ回线路两端接地计算仿真

由图3数据可知，在该工况下，由于电磁耦合而产生的电磁感应电流最大。由于静电耦合影响很弱，静电感应电压为伏特量级，图3中静电感应电压仿真曲线值近似为零。

2.3仿真数据分析

按照罗山-灵州330 kV同塔双回输电线路路径长度为38 km、全线不换位、电源电压为330 kV等工程实际要求，通过电磁暂态分析程序ATPEMTP软件仿真计算，得出以上3种工况的ATP仿真计算结果，如表1所示。

由表1可知：

（1）在Ⅰ回线路运行，Ⅱ回线路停运，Ⅱ回线路两端都不接地工况下，不存在静电感应电流和电磁感应电压。但在停运线路罗山侧，因静电耦合而产生的静电感应电压三相最大值为10.209 kV，因电磁耦合很弱，罗山侧与灵州侧的感应电流三相最大值为0.1021mA，可忽略不计。

（2）在Ⅰ回线路运行，Ⅱ回线路停运，Ⅱ回线路一端接地，一端不接地工况下，不存在静电感应电压和电磁感应电流。但在停运线路不接地端，因同塔双回线路间的静电耦合作用［10］，其灵州侧的静电感应电流三相最大值为1.045 A，电磁感应电压三相最大值为0.104 5 V，可忽略；在停运线路上接地端，由于电磁耦合的作用［10］，罗山侧的电磁感应电压三相最大值为0.777 kV，感应电流三相最大值为7.771μA，可忽略不计。

表1罗山-灵州双回330 kV线路计算结果

（3）在Ⅰ回线路运行，Ⅱ回线路停运，Ⅱ回线路两端接地工况下，不存在静电感应电流和电磁感应电压。但在停运线路灵州侧，因电磁耦合而产生的电磁感应电流三相最大值为52.343 A，因静电耦合很弱，罗山侧与灵州侧的静电感应电压三相最大值为5.234V，可忽略不计。

综合上述计算结果，经整理得到罗山-灵州330 kV线路接地开关参数最低限制要求如表2所示。

表2罗山-灵州双回330 kV线路计算结果

目前文献［11］规定的接地开关的感应电流和感应电压标准参数限值如表3所示。其中A类接地开关主要用于耦合弱或比较短的平行线路，B类接地开关主要用于耦合强或比较长的平行线路。事实上，在某些情况（接地线路很长一段与带电线路邻近，带电线路上的负荷较大，带电线路的运行电压比接地线路高等）下，感应电压和感应电流可能超过该标准限值，因此，结合具体工程实际，通过对不同工况的仿真计算，给出相应的接地开关限值要求是必要的。

表3 DL/T 486-2010规定的接地开关的感应电流和感应电压参数（有效值）

罗山-灵州330 kV同塔双回输电线路的接地开关选择应满足感应电压、感应电流的限制要求，根据表2中的计算结果可知，在Ⅰ回带电Ⅱ回检修工况下，其静电感应电压为10.209 kV，由表3可知罗山-灵州330 kV同塔双回输电线路的静电感应电压已经超过初选为A类接地开关开合感应电压5 kV的能力，故推荐采用B类接地开关。

3 效果评价

（1）由仿真图形数据知，一回线路运行，另一回线路停运，两端都不接地时静电感应电压最高可达10.209 kV；单端接地时，不接地端静电感应电流为1.045 A，接地端电磁感应电压为0.777 kV；两端接地电磁感应电流最高为52.343 A，即远远超过了通过人体的安全电压36 V、安全电流10 mA，线路检修时如果不加任何防护措施将会严重威胁检修人员的人身安全。

（2）由罗山-灵州双回330 kV线路仿真计算数据结果知，停运线路的最大静电感应电压达到了10.209 kV，超过了文献［11］规定的A类接地开关的感应电流和感应电压参数限值5 kV，故A类接地开关不符合本线路开合感应电压的能力。

4 结论

（1）仿真计算数据表明，罗山-灵州双回线路检修时，线路不加任何防护措施，停运线路上感应产生的电压、电流幅值将远超过人体的安全电压和安全电流，考虑人生安全，需对线路接地开关进行正确选择。

（2）根据接地开关参数仿真计算结果，建议罗山-灵州330 kV同塔双回输电线路两端接地开关都选静电感应电压大于10.209 kV的B类接地开关。

［1］ 罗纯坚.多调频场下的电力系统潮流计算[D].北京：华北电力大学，2007.

［2］ 傅中.500kV同塔双回线路感应电压和电流的仿真与研究[J].安徽电力，2007,24(4)：1-3.

［3］ 苗淼，叶丙莉，王娜.同塔双回线路静电感应电压实用计算方法[J].吉林电力，2009,37(6)：15-18.

［4］ 韩彦华，黄晓民，杜秦生.同杆双回线路感应电压和感应电流测量与计算[J].高电压技术，2007,33(1)：140-143.

［5］ 许小龙，张勤，朱小平.同塔双回输电线路感应电压的计算与分析[J].江西电力，2006,30(3)：8-10.

［6］ 赵华，阮江军，黄道春.同杆并架双回输电线路感应电压的计算[J].继电器，2005,33(22)：37-40.

［7］ 胡丹晖，涂彩琪，蒋伟，等.500kV同杆并架线路感应电压和电流的计算[J].高电压技术，2008,34(9)：1927-1931.

［8］ 姚金霞，郭志红，朱振华，等.500kV同塔双回线路感应电压、电流的研究[J].华北电力技术，2006(1)：23-25.

［9］ 李宝聚，周浩.1000kV同塔双回线路感应电压和电流的计算分析[J].电网技术，2011,35(3)：14-19.

［10］钟蓉.西宁-日月山750kV同塔双回线路接地开关选择研究[J].四川电力技术，2011,34(5)：54-58.

［11］DL/T 486—2010，高压交流隔离开关和接地开关规范[S].

Simulation research of the induced voltageand current in 330 kV same tower double circuit transm ission lines

GUO Haibin,YANG Lijuan
(Ningxia HuiAutonomousRegion Power Design Institute,Yincuan Ningxia 750001,China)

Aiming at the problem thatwhen double circuit transmission lines on the same tower,one circuit is operating,and the other is stopping to overhaul,the induced voltage and circuit on the shutdown line whethermenace personal safety formaintenance personnal,Combiningwith Luoshan-Lingzhou 330 kV transmission line project,establishes the induced voltage and circuit simulation calculationmodelbased on electromagnetism transientanalysis program(ATP-EMTP),calculatesand analyzes the electrostatic induction voltage and current and electromagnetic induction voltage and current.The simulation result shows thatwhen double circuit transmission lines on the same tower, one circuit is operating,and the other is stopping to overhaul,induced voltage and current on the shutdown line far exceed the humans body safe voltage and current,so need to correctly select the ground switch for line.

330 kV double circuit transmission line on the same tower;ground switch; electromagnetic induction;electrostatic induction

TM743

A

1672-3643（2017）02-0023-05

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.005

2017-01-28

郭海斌(1975)，男，注册电气工程师，从事变电站电气设计工作。

有效访问地址：http：//dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.02.005