1 000 kV皖南—浙北特高压同塔双回线路工频参数仿真计算

王少华，邹国平，胡文堂，吴尊东，刘江明

（1.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014；2.国网浙江省电力公司金华供电公司，浙江金华321000；3.国网浙江省电力公司检修公司，杭州311232）

浙江电力学会青工获奖论文

1 000 kV皖南—浙北特高压同塔双回线路工频参数仿真计算

王少华1，邹国平1，胡文堂1，吴尊东2，刘江明3

（1.国网浙江省电力公司电力科学研究院，杭州310014；2.国网浙江省电力公司金华供电公司，浙江金华321000；3.国网浙江省电力公司检修公司，杭州311232）

特高压同塔双回线路工频参数仿真计算是编制线路参数现场测试计算书以及系统调试的重要基础，介绍了同塔双回线路工频序参数的计算方法，结合世界首条1 000 kV同塔双回交流特高压线路全线的换位方式提出了相参数计算方法，基于特高压线路基本参数，对皖南-浙北段特高压同塔双回线路工频参数进行了仿真计算，为1 000 kV同塔双回线路参数现场测试提供了重要参考数据。

特高压；同塔双回；工频参数；仿真计算

0 引言

随着用电负荷的快速增长及输电规模的不断扩大，我国在跨省（区）500 kV电网之上将逐步形成远距离、大规模、低损耗为特征的特高压骨干网络[1]。随着特高压交/直流输电工程建设的不断推进，超、特高压交/直流输电线路数量的不断增多，尤其是华东地区输电线路走廊日益紧张；为尽可能节省线路走廊、缩小拆迁范围，近年来，提出了超、特高压交/直流输电线路多回并行架设的输电方式[2]。皖电东送淮南至上海特高压交流示范工程线路是世界首条1 000 kV同塔双回交流输电线路。

准确的输电线路参数是正确进行潮流、故障分析、网损和继电保护整定等电力系统计算的基础[3-6]。由于皖电东送特高压线路邻近或跨越多条特高压、超高压直流与超高压交流线路，邻近线路会在测试线路上产生强烈的干扰电压和感应电流，影响线路参数测试的准确性以及测试人员、设备的安全[7-12]。因此，在进行线路参数测试之前，需要进行线路参数理论计算并在此基础上编制详细的试验计算书[13]。

为了对皖电东送工程中1 000 kV皖南至浙北2×153 km特高压同塔双回线路的工频参数进行仿真计算，首先介绍同塔双回线路工频序参数的计算方法，然后结合皖电东送1 000 kV交流特高压线路全线的换位方式，提出相参数计算方法；在此基础上，给出皖南—浙北段特高压同塔双回线路工频参数仿真计算结果。

1 同塔双回线路工频参数计算方法

首先以单根子导线为单元列出线路参数矩阵，然后通过合并分裂导线，消除地线后，可以得到6阶（2回×3相/回）的阻抗和导纳相参数矩阵，分别如式（1）和（2）所示。

式（1）和式（2）中：Z为单位长度阻抗，Y为单位长度导纳，下标I，II，A，B，C分别代表I回线路、II回线路、A相线、B相线、C相线。

当两回线路经过充分的换位后，上述参数矩阵可以变为：

式（3）中：ZI，ZII和Zm分别为I回线路的自阻抗、II回线路的自阻抗和两回线路之间的互阻抗，可分别表示为：

式（4）中：YI，YII，Ym分别为I回线路的自导纳、II回线路的自导纳及两回线路之间的互导纳，可分别表示为：

若两回线路均工作在正序状态，则

故，由式（3）和（4）可导出：

对于相互独立的同塔双回线路，每回线路的正序阻抗可以表示成：

零序阻抗可以分别表示成：

式中：下标“1”代表正序，下标“0”代表零序。同理，每回线路的正序导纳和零序导纳可以分别表示成：

当某回线路上存在零序电流时，将在另一回上产生感应电压。基于式（3），考虑II回线路的零序电流对I回线路的影响，可以得出，II回线路的零序电流III，0在I回线路上产生的感应电压在单位长度上的变化量为：

式中：Zm表征的是零序电流的影响，因此Zm实质上为两回线路之间的零序互阻抗。

2 不完全换位下的相参数计算方法

图1为皖电东送1 000 kV特高压线路全线的换位示意图。由图可知，线路全线共有9个换位段，满足同塔双回线路的完全换位要求。但在线路参数的实际测试中，采用的是分段测试的方式。例如，对皖南—浙北段进行线路参数测试时，共有3个换位段，并不满足完全换位的要求。

图1 皖电东送1 000 kV特高压线路全线换位示意

图2为同塔双回线路的各相导线编号示意图。其中，第I回上层导线编号为1，中层导线编号为2，下层导线编号为3；第II回下层导线编号为4，中层导线编号为5，上层导线编号为6。图3为线路的换位情况。

图2 同塔双回线路的各相导线编号

图3 特高压同塔双回线路的换位情况（3个换位段）

不完全换位（3个换位段）的相参数矩阵可从不考虑换位的相参数矩阵中导出，首先定义：

（1）Z1和Y1分别为不考虑换位下的相参数阻抗和导纳矩阵；

（2）Z2和Y2分别为完全换位下的相参数阻抗和导纳矩阵；

（3）Z3和Y3分别为不完全换位（3个换位段）下的相参数阻抗和导纳矩阵。

由于3个换位段保证了单回线路完全换位，故：

（1）Z3矩阵左上角3×3子矩阵（全部属于I回线路）的9个元素分别等于Z2矩阵对应位置的9个元素；

（2）Z3矩阵右下角3×3子矩阵（全部属于II回线路）的9个元素分别等于Z2矩阵对应位置的9个元素；

（3）Z3矩阵右上角3×3子矩阵（属于I回、II回线路之间）的9个元素与Z1矩阵对应位置的9个元素的转换关系如下：

（4）Z3矩阵左下角3×3子矩阵（属于I回、II回线路之间）的9个元素与Z1矩阵对应位置的9个元素的转换关系与（3）类似。

同塔双回线路各相导线在各换位段的占位情况如表1所示，可结合图2和图3进行解读。公式（14）—（16）的导出方法：结合图2和图3，可以理解在各个换位段各相导线所占据的实际位置。例如，以表1中IA行和IIA列所交叉的元素“（3，6），（1，4），（2，5）”为例，分别表示含义为：在第一换位段，I回A相和II回A分别占据图2中的3和6号位；在第二换位段，I回A相和II回A分别占据图2中的1和4号位；在第三换位段，I回A相和II回A分别占据图2中的2和5号位。因此，Z3-IA，IIA应是Z1-3，6，Z1-1，4和Z1-2，5的平均值。

表1 同塔双回线路各相导线在各换位段的占位情况

3 特高压线路参数计算结果

3.1 特高压线路基本参数

1 000 kV皖南-浙北特高压同塔双回线路的导线型号、直径、截面积、直流电阻等基本参数如表2所示。

表2 导线基本参数

导线对地高度与杆塔型号、相序排列方式有关，各相导线对地高度不一致，最小对地距离25 m；分裂间距400 mm；层间距20 m。全线采用同塔双回垂直逆相序排列，二基换位塔实现全循环换位。

特高压线路主要杆塔型号包括：SZ321，SZ322，SZ323，SK321，SK322，SZJ321，SJ321，SJ322，SJ323，SJ324，SJ325，SJ326，SJ327，SDJ322，FHJ-1等。杆塔接地电阻小于10 Ω；大地土壤电阻率50～1 000 Ω·m（仿真计算时，取100 Ω·m）。

3.2 特高压线路参数计算结果

皖南-浙北段特高压线路单位长度序参数计算结果如表3所示。

表3 线路单位长度序参数仿真计算结果

3个换位段情况下，皖南-浙北段特高压线路单位长度相阻抗参数计算结果如表4所示。记I回线路A，B和C相导线的序号分别为1，2和3；II回线路A，B和C相导线的序号分别为4，5和6。表4中，非对角线上第i行、第j列元素（i≠j）为第i根导线与第j根导线之间的相间互阻抗；对角线上第i行、第i列元素为第i根导线的自阻抗。

4 结语

基于单回输电线路参数计算方法，提出了同塔双回输电线路工频序参数和相参数的计算方法。结合皖南—浙北段1 000 kV特高压同塔双回交流输电线路的实际几何参数和导线规格，对该段线路的工频参数进行了仿真计算，得到了相参数和序参数，仿真计算结果为皖南—浙北段1 000 kV特高压线路的工频参数实测及工程系统调试

表4 线路单位长度相阻抗参数仿真计算结果

提供了重要参数。

[1]刘振亚．特高压电网[M]．北京：中国经济出版社，2005．

[2]张嘉旻，葛荣良．同塔多回输电技术特点及其应用分析[J]．华东电力，2005，33（7）∶23-26．

[3]刘玉萍，何正友，何文．基于线路参数修正的同杆双回线故障定位方法[J]．电网技术，2012，36（5）∶96-101．

[4]焦彦军，侯仰栋，章政杰，等．基于分布参数的特高压交流双回长线路距离保护[J]．电网技术，2008，32（增刊2）∶119-123．

[5]刘书铭，徐永海，朱永强，等．特高压线路参数对线路谐波传递系数的影响[J]．电网技术，2010，34（1）∶11-14．

[6]刘遵义，卢明，吕中宾，等．特高压交流输电线路工频参数测量技术及应用[J]．电网技术，2009，33（10）∶59-62．

[7]韩彦华，黄晓明，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）∶140-142．

[8]郭志红，姚金霞，程学启，等．500 kV同塔双回线路感应电压、电流计算及实测[J]．高电压技术，2006，32（5）∶11-14．

[9]曹永兴，郭涌涛．500 kV同塔双回线路感应电压电流实测及分析[J]．四川电力技术．2002（4）∶1-2，8．

[10]刘娟，李长益．输电线路工频参数测量时的感应电压影响及消除[J]．电力建设，2003，24（3）∶33-40．

[11]姚旭，赵霞，熊小伏．平行线路对工频参数测试的影响[J]．甘肃电力技术，2002（1）∶37-40．

[12]刘光辉，范士峰，刘海波．高压输电线路工频阻抗的抗干扰测试[J]．山东电力技术，2003（4）∶66-68．

[13]张小庆，彭书涛，李小腾，等．750 kV平乾同塔双回线路参数仿真计算研究[J]．陕西电力，2008，36（9）∶14-17．

（本文编辑：杨勇）

Simulation Calculation of Power Frequency Parameter of 1 000 kV South Anhui-North Zhejiang UHV Double-circuit Transmission Lines on the Same Tower

WANG Shaohua1，ZOU Guoping1，HU Wentang1，WU Zundong2，LIU Jiangming3
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.State Grid Jinhua Power Supply Company Jinhua Zhejiang 321000,China；3.State Grid Zhejiang Maintenance Branch，Hangzhou 311232，China）

Frequency parameter calculation of ultra high voltage（UHV）double-circuit transmission lines on the same tower is an important foundation for compiling the field test program of lines parameters and system commissioning.Firstly，the calculation method of frequency sequence parameters of double-circuit transmission lines on the same tower is introduced.Secondly,by combining the transposition mode of 1 000 kV UHV AC power transmission lines，the calculation method of phase parameters is introduced.Finally，based on the basic parameters of UHV lines，frequency parameters of South Anhui-North Zhejiang UHV double-circuit transmission lines on the same tower are simulated，which provides important data reference to field test of 1 000 kV UHV double-circuit transmission lines on the same tower.

ultra high voltage；double-circuit lines on the same tower；power frequency parameter；simulation calculation

国家电网公司科技项目（SGJLJSFW[2013]494）；浙江省电力公司科技项目（5211011306XF）

TM751

：A

：1007-1881（2014）11-0001-04

2014-09-11

王少华(1981-)，男，安徽宁国人，博士，高级工程师，从事高电压技术研究工作。