500kV/220kV同塔四回输电线路不同布置方式对不平衡度及感应电压影响研究

行晋源，韩虎

四川电力设计咨询有限责任公司，四川 成都 610041

摘要：针对目前500kV/220kV同塔四回输电线路常用的布置方式建立数学模型，采用PSCAD/EMTDC进行仿真，计算不同布置方式下线路的不平衡度和感应电压。结果表明500kV/220kV同塔四回采用结构Ⅱ，即500kV部分采用垂直排列方式，220kV部分采用倒三角排列方式时，此时线路不平衡度和感应电压较小，工程中推荐采用该布置方式。

关键词：500kV/220kV同塔四回；布置方式；不平衡度；感应电压

0 引言

随着超特高压电压建设占用大量输电走廊，土地资源也越来越紧缺，尤其在东部以及沿海地区，土地资源可谓寸土寸金。架设同塔多回线路不仅能够有效压缩输电走廊，同时还能满足地区对电力资源的需求。同塔多回输电线路可以是多回同电压等级的输电线路，也可以是不同电压等级的输电线路。同塔多回输电线路可有效降低输电走廊的占用，增大单位面积的输送容量。

同塔多回输电线路设计较单回路更复杂，考虑的因素更多，比如铁塔塔头布置、导线相序排列方式、绝缘配合方式、耐雷水平，线路保护方式以及线路运行和检修。此外，同塔多回输电线路的无线电干扰、可听噪声、地面场强等比常规单回线路更加复杂^[1-3]。因此需要进行全面综合分析，让各项指标在规定范围内，确保同塔多回输电线路安全可靠运行。本文重点研究500/220kV同塔四回输电线路相序对不平衡度及感应电压影响。

1 相序布置方式研究

本文采用电磁仿真软件PSCAD/EMTDC分析线路的不平衡度和感应电压。以典型500kV线路和220kV线路为计算模型，500kV线路输送容量1800MW，220kV线路输送容量270MW，500kV线路导线采用4×JL/G1A-630/45钢芯铝绞线，220kV线路采用2×JL/G1A-400/50钢芯铝绞线，分裂间距都为400mm，地线采用一根OPGW-140和一根普通JLB20A-140铝包钢绞线。

同塔多回线路导线结构方式中，电压等级高的线路导线通常布置为垂直排列方式，电压等级较低的线路有垂直排列、正三角形排列和倒三角形排列以及水平排列。

同塔四回输电线路相序布置有多种方式，通常在线路设计中还需要考虑到其他的因素，实际可行的相序布置方式只有少数几种典型方式。本文在考虑实际可行的相序布置方案的情况下，推荐500kV/220kV交流混压四回典型布置图如图1所示，杆塔对地平均距离为12m，杆塔总高度为65.5m。

图1 500kV/220kV交流混压同塔四回典型布置图

同塔四回中220kV线路部分1回停运时，输电线路结构布置对线路感应电压的影响如表1所示。

表1 同塔四回中220kV部分停运1回时，停运回路感应电压值（单位：kV）

结构	C相	B相	A相
Ⅰ	46	21.14	5.38
Ⅱ	32.8	36	9.49
Ⅲ	41.9	13.1	12.6
Ⅳ	22.3	23.7	15.2

同塔四回中500kV线路部分1回停运时，输电线路结构布置对线路感应电压的影响如下表2所示。

表2 同塔四回中500kV部分停运1回时，停运回路感应电压值（单位：kV）

结构	C相	B相	A相
Ⅰ	23.79	5.31	22.28
Ⅱ	28.18	14.3	6.9
Ⅲ	25.69	5.34	20.68
Ⅳ	27.9	11.2	10.4

根据上表可知，采用结构Ⅳ时，同塔四回线路220kV部分停运后，该回线路最大感应电压相比其他结构最小，其次是结构Ⅱ。不同结构对500kV线路部分感应电压影响较小。

输电线路不同相序排列对线路不平衡度的影响如表3- 6所示。

表3 不同结构和相序对同塔四回线路500kV的1回不平衡度的影响

不平衡度（%） 结构形式	相序排列方式
	1	2	3	4	5	6
	A/B/C	A/C/B	B/A/C	B/C/A	C/A/B	C/B/A
Ⅰ	0.21	0.23	0.24	0.23	0.23	0.25
Ⅱ	0.27	0.27	0.32	0.27	0.32	0.38
Ⅲ	0.23	0.3	0.23	0.3	0.3	0.32
Ⅳ	0.37	0.39	0.4	0.44	0.41	0.46

表4 不同结构和相序对同塔四回线路500kV的2回不平衡度的影响

不平衡度（%） 结构形式	相序排列方式
	1	2	3	4	5	6
	A/B/C	A/C/B	B/A/C	B/C/A	C/A/B	C/B/A
Ⅰ	0.42	0.40	0.42	0.35	0.23	0.18
Ⅱ	0.42	0.27	0.43	0.32	0.32	0.42
Ⅲ	0.42	0.42	0.36	0.4	0.28	0.27
Ⅳ	0.37	0.3	0.36	0.3	0.28	0.28

表5 不同结构和相序对同塔四回线路220kV的1回不平衡度的影响

不平衡度（%） 结构形式	相序排列方式
	1	2	3	4	5	6
	A/B/C	A/C/B	B/A/C	B/C/A	C/A/B	C/B/A
Ⅰ	0.42	0.47	0.37	0.15	0.28	0.18
Ⅱ	0.14	0.29	0.13	0.17	0.07	0.11
Ⅲ	0.8	0.72	0.58	0.58	0.72	0.8
Ⅳ	0.58	0.68	0.73	0.78	0.75	0.83

表6 不同结构和相序对同塔四回线路220kV的2回不平衡度的影响

不平衡度（%） 结构形式	相序排列方式
	1	2	3	4	5	6
	A/B/C	A/C/B	B/A/C	B/C/A	C/A/B	C/B/A
Ⅰ	1.5	1.17	1.4	0.57	0.87	0.27
Ⅱ	1	0.72	1.14	0.29	0.58	0.43
Ⅲ	1	0.73	0.72	0.43	0.66	0.03
Ⅳ	0.63	1.03	0.39	0.73	0.73	0.83

根据上表中可知，不平衡度方面，由于每种塔头布置结构中，高电压等级相序没有变化，因此每种结构、相序情况下对其影响较小。结构Ⅰ和结构Ⅱ中线路采用逆相序时，其不平衡度较小，其中采用结构Ⅰ时，220kV部分不平衡度最小。因此对于不平衡度而言，采用结构Ⅰ最优，其次是结构Ⅱ，对于相序布置，采用结构Ⅰ、逆相序时，220kV和500kV不平衡度最小。

综上所述，单从线路不平衡度看，500kV/220kV同塔四回线路采用结构Ⅰ型式最好，结构Ⅱ次之。结构Ⅰ/Ⅱ情况下，导线采用逆相序时，不平衡度最优。结构Ⅳ的不平衡度整体较大。从感应电压来看，采用结构Ⅳ时，同塔四回线路220kV部分停运后，该回线路最大感应电压相比其他结构最小，其次是结构Ⅱ。综合感应电压、不平衡度，推荐采用结构Ⅱ，导线采用逆相序布置。

2 结论

（1）从感应电压来看，500kV/220kV同塔四回线路，其220kV线路一回停运时，将在该回产生较高的电压。采用结构Ⅳ，即低电压等级线路水平排列时，感应电压较小，其次是结构Ⅱ。

（2）从线路不平衡度看，500kV/220kV同塔四回线路采用结构I型式最好，结构Ⅱ次之。结构Ⅰ/Ⅱ情况下，导线采用逆相序时，不平衡度最优。结构Ⅳ的不平衡度整体较大。

综上所述，推荐500kV/220kV同塔四回采用结构Ⅱ，即500kV部分采用垂直排列方式，220kV部分采用倒三角排列方式时，此时线路不平衡度和感应电压较小。

参考文献

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[2] 班连庚，王晓刚，白宏坤，同塔架设的220kV/500kV输电线路感应电流与感应电压仿真分析[J]电网技术，2009,（33）6:45-49.

[3] 刘正富，刘林，赵艳军，盛超，一种基于PSCAD/EMTDC的同塔四回输电线路三相不平衡度最优相序筛选方法[J]广东电力，2014，（27）8:75-80.

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