输电线路设计文献翻译 4页

同走廊两回±800kV直流线路地面合成电场研究刘泽洪1,陆家榆2,余军1,杨勇2,鞠勇2(1.国家电网公司特高压建设部，北京市西城区100031;2.中国电力科学研究院，北京市海淀区100192)摘要：同走鳩两回±800kV直流线路不久将在中国出现，盂要对该种线路的地面合成电场进行研究，为工程设计和环境保护提供技术依据。对同走廊两冋直流线路极导线按不同方式布置时的地血合成电场进行模拟试验，获得了其横向分布规律。给出一种同走廊两回直流线路地而合成电场的计算方法，该方法考虑了影响此种线路地而合成电场的多种重要因素，模拟试验验证了所提计算方法的有效性。采用该方法分析了同走廊两冋±800kV宜流线路地面合成电场的分布特点。结果表明：不同的极导线布置方案不会显著影响同走廊两回直流线路地面最大合成电场的大小，但会影响其分布位置；同走廊两冋直流线路地面最大合成电场的绝对值与单回直流线路运行时差别不大；两回±800kV直流线路同走廊临近架设与相距较远距离架设相比，能大幅减少线路走廊宽度和工程拆迁费用。关键词：同走廊；两I叫±800kV肓流线路；模拟试验；合成电场；计算；测量；布置方案0介绍输电走廊的发展在中国的东部是非常有限的。以提高单位走廊的输送容量为宗旨，从向家坝到上海锦屏苏南的双凹路±800T•伏直流输电线路将在同一走廊上竖立。两个或两个多交流输电线路平行相邻架设已经在实际项目屮得到广泛采用；虽然两电路宜流输电线路的结构相同走廊在世界上一直没有工程应用先例［1］。在同走廊双电路DC传输线的设计和结构小，它需要控制总电场在这种类型的线下的地电平并满足环保耍求［1-2］o我们对总电场在地面下单回直流输电线路冇过很多研究［3-18］,但对同一条走廊或同塔的双回路直流输电线路研究很少。参考文献［19］提出了在下一个布直在两层四极同塔双回路直流输电线路地而总电场的一种计算方法，不考虑在同一条走廊架设双回路肓流输电线路。关于这一主题开展深入研究Z前，同走廊双回路直流输电线路地面总电场是是通过简单地在加入总电场预测在两个单直流输电地面系在一起。这种方法能满足两条线Z间的距离是相対大的项目的需求。中国预建立的±800千伏双回路直流传输线，两条线之间的距离在60微米至70um之间；电压等级很高而且两线之间的相互影响不能忽略，因此以前使川的方法显然是不合适的。通过模拟试验，在同一走腐下两电路DC传输线地面总的电场在本文进行了分析。地面总电场的计算方法对彫响总电场的人小和分布的几个重要因素进行了研究与考虑。在根据与不同极配置方案和同的走廊两块电路±800千伏直流输电线路的接地电平的总电场在正常湿度计算，结果已经与单凹路的±800「伏直流输电线路相比。对两线Z间距离对总电场在地而和走廊宽度的分布的影响进行了分析。1模拟试验分析总电场在地面下的同走廊双回路直流输电线路1・1磁极布置方案关于同走廊的双凹路直流输电线路，如果每回路直流传输线的两极水平排列，共有三种可能的配置方案：(a)-+-+,(b)-++-和(c)+--+,如图1所示。其屮D是电极间距离，L是双回路输线路Z间的距离；在本文中L称为双冋直流传输线的间隔距离。1.2在横向上总电场的模拟实验为了获得在地面下两回直流输电线路总电场的分布规律与不同极相同走廊安排方案,对双回路直流输电线路进行了模拟。 模拟测试线部分的尺寸和在同一走廊实际两电路±800千伏直流输电线路Z间的比例为1:10。每个极的最小高度为2.1米;D为2.2米；L是6.5米。每个极的模型是LJ-95。在这种状态下,当模拟测试线部分的操作电压为±90千伏,单个电路模拟测试部分的两极的表面上的最大电场强度平均为25.17千伏/厘米，并在最人的电场强度在同走廊双回路线路模拟测试线部分的四个极的表面是24.61—25.79千伏/厘米，对应于表面最大电场强度±800「伏四极双回直流输电线路在实际项目屮得以应用。上述所有都旨在确保模拟试验线段及实际±800千伏同走廊双回路直流输电线路儿何和物理的相似性。至于在图1中所示的同走廊双回直流模拟测试线部分（a）--（b）-++-和（c）+-每个极的安排方案下，让试验线部分被三个条件下测试：两块电路线部分通电，只留下单个电路线部分通电，只有右单回线路带电部分。图2（a）,（b）和（c）表示总电场的横向分布的测定结果在止常湿度下的地电平，并在同一吋间，在地电平的总电场的直接附加价值分别山左单回路线部和右单回路线路提供。在本文中，1是从行的中心的距离，和Es是在地电平的总的电场。图2所示：1）在正常湿度，在极配置方案（一）-+-+,在地电平的最人总电场位于双冋路宜流模拟测试线部分的最左边的负极下方。在方案（二）-++-，在地电平的最大总电场位于双方的双回直流线路模拟测试线部分的负极下方。在方案（三）+-+,在地电平的最大总电场位于双回直流线路模拟测试线段的中央负极下方。湿度影响总电场很多，因此，最大的总电场的位迸不同相对于高湿度。2）双冋玄流模拟测试线路段在相同的走廊的最人总电场的测试结果和那些在正常操作屮的单一电路Z间的差异是不显著。3）双回直流模拟测试线部（纵他标作为参考点）的最左或右极外的总电场的测量结果为单电路直流模拟测试线部分重合，这意味着并行双回电路直流模拟测试线部分的建设不会显著彫响测试线部分以外的总的电场分布。4）在地电平的总电场的试验结呆之间的在两个电路直流的模拟测试线部分在相同的走廊和在基层的总电场的试验结果的直接附加值的差异分别由左单电路产生和右单电路直流的模拟测试线部分产生，不同的是在两电路之间的区域特别明显。因此，当双回电路直流传输线之间的间隔距离和对较小，在同一走廊下双回电路直流传输线的接地电平的总电场不能山两个单回路直流输电线路产生的电厂直接相加的总电场来预测。非线性关系存在于电晕起始电场强度，离了流密度，和总电场的直流传输线，其共同决定的总电场的边界值问题必须是非线性的，并且不能由线性的方法來解决。因此，要通过在分别由两个单电路直流传输线中产生的地电场简单地直接相加得到的总电场预测同走廊双回直流传输线在地电平的总电场。结论是，在同走廊双回电路直流输电线路研究中应该考虑双回电路直流传输线之间的相互影响。2计算方法及试验验证1.1计算方法考虑行高，电极间距离，在相同的走廊相邻竖立两块电路直流传输线的间隔距离的差异,跨度距离的变化和各极的子导线模型，以及工作电压和极的茅界两电路DC传输线的布置方案中，需要考虑下列因素这种类型的线下计算在接地电平的总电场时：1）的儿何结构参数，工作电压，以及两个电路的相互作用的彩响每个极的晕电压直流输电线路；2）的人小和额定电场分布下在由每个磁极的电晕放电产生的空间电荷的运动轨迹相同的走廊两电路DC传输线的影响；3）在地电平的大小和总电场的分布极配置方案下在和同的走廊两块电路直流传输线的影响；4）的正负两极起晕的电场强度之间的差。 考虑到上述的因素,并基于德语假设和相关文献［3,10-11,18-19］，在在地面目标点P(X,Y)在两个电路DC传输线的总电场在相同的走廊可以通过使用公式计算(1)-(6)和边界条件(7)o在这些等式屮，A是总电场ES和标称电场E,其屮，额定电场可以通过使用图像方法得到的比率；P是空间电荷密度；n是2电路DC传输线的所有极的序列号;一个是极n的表面上的一个值；ONNE是杆和起晕电场强度;玛克辛是极n的每个子导体的表面上的最大电场的平均值;0NU是极N的晕电压；Un为极n的工作电压；0£是空气的介电常数；E是磁通线的标称电场值;和4)都是额定电场电位和总电场电位分别［18-19］o当在在地而点P(X,Y)的总电场下的直流传输线计算，如來该磁通线过渡的1)(X,Y)位于磁极n和在地面上，参数的，VN和之间对应于极N0NV,则选择并在等式(1)中使用-(6),具体方法可在参考文献［18-19］中找到。2.2计算方法验证根据本文捉出的计算方法，该计算程序是适合于根据在同一走廊两块电路直流输电线路的接地电平的总的电场。这个程序被用来计算在地电平的总电场下的两个电路DC的模拟测试线部分在相同的丄廊与极配置方案(一)-+-+,(二)-++-和(c)+-+图1.计算结果已经与测试结果，示于图和比较。图3和图4,其也显示在分别山两个单电路DC传输线中产生的地电平的总电场的直接添加的结果。计算结果示于图。图3和图4对应于忽略并考虑到正极和负极的电晕起始的电场强度之间的差。忽略正负两极的电晕起始的电场强度Z间的差，如图所示。3,用于在同一走廊下两电路DC传输线的接地电平的总电场的试验结果相比较,根据本总的计算结果在与直接添加方法得到的地面水平的最大总电场在分别由两个单个电路直流输电线路产生的地面水平电场相对较大;而在与本文提出的方法得到的地面水平的最人总电场是更接近的测试结果。考虑到正极和负极的电晕起始的电场强度之间的差，如图所示。图3和图4：1)与肓接添加的方法相比，在含有本文提出的方法得到的地面水平的最人总电场是与相应的测试结果基本一致；2)通过本文的方法获得的分配规则是更接近实际的测试结果。可以发现，预测总电地面下两电路DC传输线在相同的走廊水平和真正的正负两极与设定的问题之间的电晕放电特性的差异需要是通过理论分析深入研究和测试。3同走廊双回路±800千伏直流输电线路在地面的总电场3.1在正负两极的电晕对起始的电场强度的作用根据同走廊双冋路±800千伏肓•流输电线路地血总电场的计算和结果显示，每个极包含六个半导体;跨度距离45炬米;该子导线型号为ACSR-5分之720;每个电路线的电极间距离为22米;和行高为18米。根据在参考文献［20］的设计规则，在开放区域，其屮传输线是平行的，并联传输线的相邻导体Z间的最小水平距离不应大于传输线的最高塔的高度小。在路线的选择被限制的区域屮,相邻竖立可以通过-个输电线路侧导体而根据其他输电线的侧导体Z间的水平距离来控制的两个电路传输线之间的间隔距离最大风偏差。当两个电路±800千伏直流输电线路在同一走廊上拔地而起，双回输电线路之间的最小间隔距离不宜过小。考虑并忽略正负两极的电晕起始的电场强度之间的羌，在根据双冋路±800T•伏肓流输电线路的地面总电场在正常的湿度和分别与不同极配置方案进行计算。当忽略正负两极的电晕起始的电场强度Z间的差，所有磁极的电晕起始电场强度被认为是等丁•在止常湿度的负极的电晕起始电场强度。图5(a),(b)和(c)在地面的总电场的显示计算结果，当两个电路传输线布迸为图1(G-+-+,(b)-++-和(c)+--为当只有左侧单回路 ±800千伏肓•流输电线路存在，并在同一时间在地血提供的总电场的计算结果。为分析在和同的走擲双回路直流传输线，当正负两极的电晕起始的电场强度之间的差值被忽略：1)(a)-+-+极配置方案为：在位于双冋路传输线的外磁极的外侧的地面最人总电场;(b)-++-和(c)+-+磁极布置方案为：在位于附近的双回路传输线的中心的地面的最大总电场;在具有不同的磁极布置方案同走廊下双回传输线的地面最大总电场的值并且该单回路传输线之间的差界小于2%。2)从两个电路传输线的中心60米的点，根据与不同极配置方案同走廊双回传输线地而总电场的绝对值的差距小于2%o3)由于正极和负极的电晕起始的电场强度Z间的差计算期间不被考虑，则计算结果是对称于原点或垂直轴。在正常的湿度，考虑到止极和负极的电晕起始的电场强度Z间的差时：1)(a)-+-+和(b)-++-磁极布迸方案分别在基础高度的最大总电场定位两个电路传输线的最外负极的外部；(C)+-+极配置方案为，在位于附近的两个电路传输线的中心的地面最大总电场。2)根据与Q)-+-+的两线路的传输线在地面最人总电场之间的差异，(b)-++-或(c)+-+极配置方案单个电路传输线是小于2%的。3)从两个电路传输线的屮心60米处留下的点，最人总电场在地面的水平随方案(c)+-+,(a)-+-+及(b)-++-的绝对值决定;在两个电路传输线60米右，最大的总电场的在地面的水平随方案(3)-+-+的中心的点，(c)+-+和(b)-++-的绝对值决定。从图5及其以上的分析我们可以得到：1)对于同走廊双回路±800千伏直流输电线路，当它们的分离距离达到一定水平时，不同的磁极布置方案不会显著彫响地而最人总电场的幅度，但会改变它的分布位置;计算结果考虑到和忽略了正负两极的电晕起始的电场强度之间的差。2)与忽略止负两极的电晕起始电场强度Z间的差相比，计算结果在同走廊双回传输线的两个正磁极下方地面的总电场明显更小考虑到正常湿度的差异。