送电线路的电气不平衡度影响因素

送电线路的电气不平衡度影响因素

高天阳

（中国能源建设集团黑龙江省电力设计院有限公司黑龙江哈尔滨15000）

摘要：近年来，随着电力电缆技术的日趋成熟及城市化进程的不断推进，电力电缆以其具有降低变电站出线走廊宽度、不占用地上空间、利于环境美化、供电可靠性高等独特优势，在电网建设中得到了广泛应用，与此同时，电缆参数的不对称性给电网造成的影响也日益突显。对于架空线路，当线路长度大于100km时需要换位，这是基于线路不平衡度来考虑的，而在电缆规程中，尚未看到类似的提法。在实际的实践中，总会遇到各种各样的突发问题，就送电线路的不平衡度这一因素而言，仍是当今我国在电网建设阶段的一大议题。

关键词：电气不平衡度；换位；相序排列

引言

将单双回混合输电线路电气作为研究对象，对系统运行中发生的不平衡度影响因素进行了分析，总结了不平衡因素的相关内容，核心目的是通过对不平衡影响问题的解决，提高单双回混合输电线路系统运行的稳定性。

1单回线路不平衡度的分析

对于输电线路而言，整个系统主要由电阻、电抗、电导以及电钠共同组成，研究中可以发现，在输电线路不平衡的状态下，主要的影响因素是电抗以及电钠，单回输电线路模型如图1所示。在线路分析中，当线路中的阻抗在加入对称电压源时，需要通过对电路理论相模转换知识的分析，进行输电线路对称排列，在排列中需要遵守正三角的排列方式，其具体的结果为zAA=zBB=zCC=zs，zAB=zBC=zCA=zm，因此，在电路平衡问题分析中，需要相关系统设计人员考虑阻抗问题，认识到负序电感会随着线路的增长而发生增大的反映，如果在问题分析中没有认识到系统阻抗问题，也就会出现负序电感在不平衡运行状态下，长度出现基本不变的现象。

图1单回输电线路模型

2送电线路运维

2.1线路故障

送电线路的自身故障问题是电力系统运行过程中常见的一个送电问题。在送电系统的运行过程中，一些送电线路由于使用时间过长，会逐渐出现自然老化、损坏等现象。这时如果检查人员没有及时上报或是电力单位如果没有及时进行维修处理，就很可能会引起线路故障等情况的发生。而且由于社会生产和人们日常生活对电力资源需求的不断加大，电力系统在长期高负荷的运行状态下，会加速送电线路的老化、损坏。除此之外，有些送电线路为了迎合电力用户、用电企业以及电力企业的需要，常常会铺设在交通事故多发区域。一些严重的交通事故也会造成送电线路损坏，从而导致送电线路的运行故障。人为因素也是造成送电线路故障的一个重要原因，一些电力用户和用电企业为了减少电费负担，常常进行偷电等操作行为，给送电线路造成了不同程度的损坏。而且还有一些社会人员会偷取电力设备，使得电力系统发生运行故障，造成送电线路的线路故障。

2.2自然因素影响

自然因素也是导致送电线路发生故障的一个重要因素。一方面，由于电力企业的送电需要，送电线路大多数直接建设在自然环境中，受到风吹、日晒、雨淋，会逐渐加速用电线路的老化、损坏，降低送电线路的使用寿命，如果电力企业没有对其进行及时的检查、维护，对已经老化或损坏的设备没有及时进行更换，就会导致送电线路故障的发生，影响电力系统的正常运行。另一方面，自然灾害也会对送电线路造成不同程度的破坏，从而导致送电线路故障问题的发生。例如，一些山区地区经常会发生滑坡、泥石流等现象，很可能会对送电线路造成破坏，导致电力系统无法正常运行。还有一些处于板块交界处的地区经常会受到地震灾害的侵袭，对送电线路造成大面积的损坏，加剧了送电线路的运维风险。

3对送电线路的电气不平衡度影响因素的探讨

3.1单双回线路分布在不均衡度中的影响

在电力系统运行的过程中，若输电线路的总长度为100km，两个单回路并行建设的长度为25km，同塔双回路中的部分长度为75km，单回路在排列中需要采用相同的序列整合方式，然后再通过对单、双回路不同分布状况分析中，保证电器系统的稳定运行。在序列排列分析中，会采用逆向排列，实现单、双回线路不同状况的合理分布，然后满足电路排列及长度设计的核心需求，在这种状况下，混合线路中的单算回分布会对电气的不均衡运行状态造成影响。研究中可以发现，在线路设计中，单回路占30%~40%的范围内属于合理状态，设计人员需要通过对其他混合线路的综合性分析，进行塔头尺寸、线路以及数据参数的设计，从而为单双回路分布提供支持。

3.2电缆线路长度

在目前的电缆工程设计中，当电缆线路较长，单端接地方式下正常运行工况或工频短路工况产生的感应电压难以满足规程要求时，需采用交叉互联接地方式。此接地方式适用于较长的电缆线路，将电缆线路均匀地分割成3段或3的倍数段，在每个交叉互联大段，使用绝缘接头将电缆金属护层隔断，并利用同轴电缆实现金属护层的交叉互联，同时在该大段的两端将金属护层直接与地网相连。

3.3计算

类似于架空线路，电缆线路存在两种不平衡状态：第一种是直通型不平衡，包括单个回路的直通型不平衡（用M表示）和组合回路的净直通型不平衡（用mt表示）。组合回路的净直通不平衡随负荷的变化而变化，在短路情况下增大，在平衡负荷下较小。第二种是环流型不平衡（用mc表示），它不受负荷的影响。由于正序电势对于几何尺寸对称的线路的不对称作用，第一回路中的电流在两个回路均感应出零序和负序电势，不等于第二回路中的电流在两个回路感应的电势，这两个不平衡的电势造成了流经回路的循环电流。因线路的阻抗小，故有可观的电流流过。本文采用国际广泛使用的ATP-EMTP仿真分析程序，计算出每回线路的三相电流和充电电流后，相序变换矩阵，经过MATLAB运算后得到线路的序参数，从而对电缆线路的不平衡度进行计算分析。

4输电线路电气不平衡度的优化措施

在单双回混合输电线路电气不平衡度输电系统运行的过程中，需要施工人员通过对电力系统实际状况的分析，进行输电线路设计方案的总结。在工程设计中，当送电线路长度超过100km时，需要考虑到换位问题，及时调整双回路线路的整合距离，对负序不平衡度进行整合，在对不换位架空线路分析中，需要充分考虑到实际工程的运用以及经济效益，在系统设计中不宜采用改造杆塔结构，主要是为了避免在改造杆塔结构使用中对线路参数造成不对称的影响。通过优化导线相序排列的设计，可以有效改善单双回混合输电线路电气的排列状态，通过排列方式的构建，可以充分保证电路运行的经济性以及可操做性，提高输电线路的设计及整合机制。因此，在现阶段输电线路不平衡问题分析中，需要通过对实际施工环境的分析，进行电容线路的调整，充分满足线路设计的核心需求，从而为参数的优化以及系统的提升提供有效支持。

结束语

综上所述，从电缆线路排列方式和线路长度分别计算和分析了其对不平衡度的影响，并评估了其影响程度。一般电缆线路的不平衡度较小，远远小于“负序电压不平衡度不超过2%”和电源端“负序电流不平衡度低于5%”的规程要求。因此，电缆线路无需换位，可以采用适当的相序排列方式来减小线路的不平衡度。

参考文献：

[1]吴文辉，靳希等.高压输电线路不平衡度影响因素分析[C].中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十六届学术年会暨中国电机工程学会电力系统专业委员会.2010年年会论文集，2010.

[2]冯昕忠.送电线路运维风险及其解决措施[J].通讯世界，2017（8）：178-179.

[3]朱庆钢，刘向前.同塔双回不换位线路电压不平衡度研究[J].电力系统保护与控制，2014，42（7）：73-79.