220+kV同塔四回路输电线路感应电压及电流的计算与分析

工程技术
1 系统接线方式及导地线参数
为建立光孝变电站220 kV侧同塔四回路输电线路的计算模型，必须对影响较大的线路进行选择。

对于220 kV侧，直接影响同塔四回路的线路为洲边变电站出线的双回路，及西江变电站出线的双回路，这四条线路形成7.4 k m 的同塔四回路。

同时，考虑到光孝站至西江站其中一段装设了备用两回路，在投运后会对感应值产生一定影响，因此分为投运前和投运后两种情况分别对感应值进行了计算。

同塔四回线路的计算中，所有导线全部采用双分裂2×LGJ-630/45型钢芯铝绞线，子导线垂直排列，分裂间距600 m m。

相间距7 m，垂直排列，无循环换位，回间距7 m。

其中，进入洲边站的双回路分别命名为洲边甲线、洲边乙线；进入西江站的双回路分别命名为西江甲线、西江乙线。

地线为一根60芯OPGW光缆和一根LGJ-95/55地线。

光孝站附近的土壤电阻率计算统一取为100 m ⋅Ω。

2 计算模型介绍
2.1 输电线路模型
电源采用AC t y p e 14，通过设置可以分别模拟三相交流电压源和三相交流电流源。

该计算中，输电线路模型采用AT P D r a w 内建的线路参数支持子程序L I N E /CA BL E C O N S TA N T (以下简称LCC)。

利用该子程序内的
型等值电路计算出架空线路的
线路电阻、电容、电感各参数,利用该模型接入系统计算电场和磁场对线路造成的感应电压及感应电流。

光孝同塔四回路的系统接线简图可参见图1。

对于光孝站220 k V 侧同塔四回路走廊，采用精确的
DOI：1t p0.16660/j.c n k i.1674-098X.2015.34.042
220 kV同塔四回路输电线路感应电压及电流的
计算与分析
①
蒋宁
（广东南海电力设计院工程有限公司 广东佛山 528200）
摘 要：随着城市的发展，架空输电线路路径选择越来越困难，提高线路的输送容量、节约线路走廊占地，同塔多回路线路是输电线路设计的最佳选择，因此，220 kV光孝至西江、洲边采用同塔四路路设计，建立了光孝站220 kV侧同塔四回路和同塔双回路的仿真模型。

在不同运行情况下对检修线路的静电、电磁感应电压及感应电流进行计算，并得出静电、电磁感应电压及感应电流的最大可能值。

关键词：LCC 四回路线路 感应电压 感应电流 中图分类号：TM72
文献标识码：A
文章编号：1674-098X(2015)12(a)-0042-03
图1 同塔四回路LCC模型及数据卡片
①作者简介：蒋宁(1980,12—)，男，湖南永州人，本科，主任工程师，主要从事输电线路设
计工作。

(a)
(b)
LCC 模型，即按照实际的杆塔、绝缘子型号及导线、地线的空间位置，以及平均档距填入对应的数据。

光孝站同塔四回路出现在7.4 k m 处解口后，其中双回路经2.4 k m后进入洲边站，其余双回路和备用双回路形成四回路，装设于同一杆塔，并经17.7 k m 后（在某些路段因地形所限，同塔四回分为2个同塔双回并列前进，长度约为3.3 k m），由光孝站出线解裂的双回路进入西江站，备用双回路空置。

对同塔双回线路的等值模型，采用LCC 模型，按照实际的杆塔、绝缘子型号及导线、地线的空间位置，以及平均档距填入对应的数据，形成相应的输电线路模型。

2.2 测量模型
为了获得计算所得的感应电压、感应电流的数据，分别采用了电压数据采集器及电流数据采集器。

将电压数据采集器并联在待采集数据的节点，将电流数据采集器串联在待采集数据的回路，即可获得所需数据。

3 计算结果及分析
3.1 光孝变电站220 kV侧同塔四回路感应电压及感应电流
对于同塔四回输电线路，理论上有3种不同的停运方式：(1)仅一回线路停运接地检修。

(2)两回带电正常运行，其他两回停电检修。

(3)三回停运检修，仅有一回在带电运行，尽管这种情况很少，因为这样的网架联系不紧密。

但是这种情况是有可能发生的。

以上3种不同的停运方式在实际电网中都是有发生的，只不过发生的概率大小有差别，为了保证网架联系的紧密性，停运方式(2)和(3)应该比较少。

而第(1)种停运方式会比较
多。

按照电磁感应理论，应该是单回停运检修，其他三回线路带电正常运的情况下，感应电压和电流应该比较大，对于停运的那一回，正常运行的线路越多，停运那一回对其他正常回路的电容越大，电场耦合越强，静电感应电流和静电感应电压应该越大；而且带电的运行线路越多，通电流的回路越多，电磁感应就越大，电磁感应电压和电磁感应电流也会越大。

三回线路的正常运行，对单回停运线路的电场和磁场耦合都最大，因此，得出的无论是静电感应还是电磁感应的电压或者电流都应该是最大的，故停运方式(1)是最恶劣工作环境。

为了模拟这类运行情况，该计算采用了在运行线路送端施加电压源，在受端施加电流源。

当只有电压源起作用时，表现为静电耦合；当主要只有电流源作用时，表现为电磁耦合。

该计算中，当在三回路正常运行，单回路检修时，220 kV 侧运行线路的载流量都取为800 A /回，接地网电阻取为0.1 。

3.2 备用双回线路不投运时的感应值计算
当备用双回不投运时，主要计算光孝站四回出线中，某一回路检修而其余三回路正常运行时的感应值。

如当西江甲线检修时，其余三回路会通过静电耦合以及电磁耦合作用于其上。

以下分别计算了不同线路检修时，由于其余三回路的作用而产生的感应电流和感应电压值，数据见表1。

3.3 备用双回线路投运时的感应值计算
图2 同塔双回路LCC模型及数据卡片
表1 220 kV侧同塔四回路中某一回路检修时的
感应电压和感应电流峰值
表2 220
kV侧同塔四回路中某一回路检修时的
感应电压和感应电流峰值检修回路电磁耦合静电耦合电流(A)电压(kV)电流(A)电压(kV)西江甲线39.6760.804 1.40526.428西江乙线79.460 1.518 1.46524.239洲边甲线46.9210.5330.49322.286洲边乙线
89.414
1.009
0.459
19.948
检修回路电磁耦合静电耦合电流(A)电压(kV)电流(A)电压(kV)西江甲线48.6460.621 1.27325.249西江乙线92.924 1.781 1.44432.590洲边甲线46.9210.5400.49322.286洲边乙线89.418
1.009
0.459
19.948
（下转45页)
(a)
(b)
当备用双回线路投运时，由于它同样会对其他停电检修线路产生影响，因此有必要针对这种情况，对某一回路检修时由于其他回路作用而产生的感应电流和感应电压值进行计算。

计算结果见表2。

4 结语
由以上计算结果可知，220 kV侧可能出现的最大值分别出现在：
(1)备用双回路不投运，西江乙线检修，其他三回路正常运行时，导线运行在800 A/每回下，此时最大的静电感应电流为1.465 A。

(2)备用双回路投运，西江乙线检修，其他三回路正常运行时，导线运行在800 A/每回下，此时最大的电磁感应电流为92.924 A，电磁感应电压为1.781 kV，静电感应电压为32.590 kV。

当导线运行在800 A/每回下，其中三回路正常运行，单回路检修时，最大电磁感应电流和感应电压为92.924 A、1.781 kV，最大静电感应电流和感应电压分别为1.465 A、32.590 kV。

参考文献
[1] 东北电力设计院.电力工程高压送点线路设计手册[M].2
版.北京：中国电力出版社.
[2] Domemel H.W.电力系统电磁暂态计算理论[M].丽永庄
等，译.北京:水利电力出版社,2006.
[3] 俞集辉.电磁场原理[M].重庆:重庆大学出版社，2013.
控制土的含水量。

当含水量过大时，应晾晒风干至最佳含水量再碾压。

施工过程应连续作业，减少雨淋、暴晒，防止土壤中的含水量发生大的变化。

(2)合理选用压实机具。

现行普遍采用的重型压机械，每层压实厚度不超过30 c m，而采用吨位更大的羊角碾时，它的压实功可以增加，而其所能达到的压实度可以进一步提高，同时由于压实功的增加，施工时土的含水量又可以降低。

土基密实度的提高、含水量的降低可以提高路基的回弹模量。

利用羊角碾进行压实，应注意采用复合碾压方式。

羊角碾在拖动碾压后，表面呈松散状态，会出现表面不密实、不均匀，再填土时压实层增厚，在交界面形成一薄弱层。

光轮压路机的表面压实效果较好，可以弥补羊角碾压实的不足。

4.3 路基工后沉降控制与监测
客运专线路基作为变形控制十分严格的土工构筑物，综合考虑路基填高的差异，地基土成因类型、地层结构的复杂性，地基沉降估算的复杂性和精度，工后沉降控制标准以及有效控制工后沉降的艰巨性，对全线路基沉降应进行系统的观测与分析评估，分析评估工后沉降是否满足轨道铺设标准，观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足要求时，应继续观测或者采取必要的加速或控制沉降的措施。

路基沉降变形监测要求：
(1)沉降观测断面设置：路堤地段沿线路纵向每50 m左右设一个沉降观测断面，每个桥(涵)路过渡段单侧设3个沉降观测断面；路堑地段可放宽到100 m；过渡段和地形地质条件变化较大的地段应适当加密。

(2)地基沉降变形观测：路堤沉降观测断面在地面代表性埋设沉降板或单点沉降计，部分地基为深厚覆盖层沉降控制相对困难的区段适当考虑采用精密物位计进行自动观测。

(3)地基中心深层分层沉降观测：在地基条件差，沉降控制困难区段必要时在地基中心附近埋设数个不同深度的单点沉降计，监测分析地基分层沉降。

5 路基排水施工质量控制
路基应有良好、完善的排水系统。

排水设备应布置合理，与桥涵、隧道、车站等排水设备衔接配合，有足够的过水能力，保证水流畅通。

排水工程结合具体条件，适当加强路基的横向排水设施，并及时实施，防止在施工期间因地表水及地下水的侵入而造成路基松软和坡面坍塌。

5.1 地表排水设计
⑴对路基有危害的地面水，通过设置侧沟、天沟、排水沟及边坡平台截水沟，将水拦截引排至路基范围以外，防止水流冲刷路基。

(2)侧沟、天沟、排水沟或截水沟按1/50 频率设计，沟顶高出设计水位0.2 m。

纵坡不小于2‰。

排水设施过水截面尺寸根据流量计算。

并注意路基面排水、边坡排水和附属排水系统的衔接。

5.2 地下水防排水设计
对路基有危害的地下水，根据其性质和特征设置明沟、边坡支撑渗沟、截水渗沟或排水斜孔等排水设施，特别是顺层路堑、膨胀岩(土)路堑、地下水发育路堑、低填浅挖路基应加强引排水措施。

6 结语
高速铁路的建设要求路基为轨道提供一个稳定可靠的基础，所以对路基施工质量要求较高，该线采用的路基填筑标准、施工工艺工法、检验检测方法严格按照铁路规范标准进行施工，使其符合高速铁路建设的相关要求，为该线能够高标准、高质量运营投产打下了坚实的基础。

参考文献
[1] 中铁四局集团有限公司.高速铁路路基工程施工技术
指南(铁建设〔2010〕241号)[M].北京：中国铁道出版社,2011．
[2] 铁道第三勘察设计院集团有限公司，中铁第四勘察设计院
集团有限公司，中国铁道科学研究院。

高速铁路设计规范(TB10621-2009）[M].北京：中国铁道出版社,2011．
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