一種同塔雙回線路間感應(yīng)電流電壓的抑制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種同塔雙回線路間感應(yīng)電流電壓的抑制系統(tǒng)，它包括分別與線路Ⅰ和線路Ⅱ連接的兩個變電站及其接地刀閘控制系統(tǒng)，在第一變電站的接地刀閘與地網(wǎng)之間串聯(lián)設(shè)置一個阻抗，阻抗并聯(lián)連接一個接觸器。本實用新型通過采用在變電站的接地刀閘與地網(wǎng)之間串聯(lián)阻抗-接觸器的并聯(lián)系統(tǒng)來實現(xiàn)既抑制感應(yīng)電流又不增加線路電壓的目的，為降低檢修時操作的復(fù)雜度，針對原有接地刀閘的操作回路進行優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)對與阻抗并聯(lián)接觸器投切的自動控制。本實用新型即能有效降低電磁感應(yīng)電流，滿足開合大容量、長距離、緊湊型同塔雙回輸電線路的需要，降低了設(shè)備造價；而且也提供了一種在已建成變電站電磁感應(yīng)電流電壓超標(biāo)時不需要更換接地刀閘的解決方案。
【專利說明】-種同塔雙回線路間感應(yīng)電流電壓的抑制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及輸電線路檢修【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說是一種同塔雙回線路間感應(yīng)電 流電壓的抑制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電網(wǎng)的發(fā)展以及輸電線路走廊的日趨緊張，為降低輸電走廊的占地面積，同 塔雙回甚至多回輸電線路得到大面積應(yīng)用。同塔雙回輸電線路的兩回線路之間存在著較強 的靜電耦合和電磁耦合，當(dāng)一回線路正常運行，另一回線路停電檢修時，停運線路上會產(chǎn)生 感應(yīng)電流電壓。
[0003] 同塔雙回輸電線路兩條線路之間的耦合主要有靜電耦合和電磁耦合，假設(shè)線路I 正常運行，線路II停電檢修，以檢修線路的A相作為研究對象，則線路間的耦合如圖1和圖2 所示，在圖1和圖2中，C , A u A、C , B u A、C , c u A表示線路I ABC三相與線路II A相之間單位 長度的電容，(：114表示線路11單位長度的電容^141141^ 11411。114表示線路148(：三相 與線路II A相之間單位長度的互感，L u A表示線路II單位長度的自感。線路I電壓為U i A、 U!B、U1C電流為I iA、I iB、I 線路II A相靜電感應(yīng)電壓為UIISA，靜電感應(yīng)電流為IIISA; 線路II A相電磁感應(yīng)電壓為U π M，電磁感應(yīng)電流為I π μ。
[0004] 如圖1所示，當(dāng)檢修線路兩側(cè)接地開關(guān)均處于斷開狀態(tài)時，靜電感應(yīng)電壓在檢修 線路上起重要作用，容易得到： G 。U' 一 C - ? 。m - G - π Cl
[0005] U . = -(Λ \ . > 一 C -? ； ~ C - 、 一 C-- 、丄 ^ j ?-# tirt j av trt 4 w- a·? Λ x >- Λ
[0006] 由⑴式可見，靜電感應(yīng)電壓僅與電壓等級及線路相間電容的不平衡有關(guān)系，與 線路長度及傳輸功率無關(guān)。
[0007] 當(dāng)檢修線路一側(cè)接地開關(guān)處于斷開狀態(tài)，另一側(cè)接地開關(guān)處于合閘狀態(tài)，線路上 流過的電流主要為靜電感應(yīng)電流，可得：
[0008] ISiia - j ω 1 (CIAIIA · UIA+CIBIIA · UIB+CICIIA · UIC) (2)
[0009] 由（2)式可見，靜電感應(yīng)電流與電壓等級、線路相間電容的不平衡、線路長度均有 關(guān)系，與線路傳輸功率無關(guān)。
[0010] 如圖2所示，當(dāng)檢修線路一側(cè)接地開關(guān)處于斷開狀態(tài)，另一側(cè)接地開關(guān)處于合閘 狀態(tài)，線路接地開關(guān)斷開側(cè)的電壓主要為電磁感應(yīng)電壓，可得：
[0011] UMIIA - j ω 1 (ΜΙΑΠΑ · ΙΙΑ+ΜΙΒΠΑ · IIB+MICIIA · IIC) (3)
[0012] 由⑶式可見，電磁感應(yīng)電壓與線路傳輸功率、線路相間耦合電感的不平衡、線路 長度均有關(guān)系，與電壓等級無關(guān)。
[0013] 當(dāng)檢修線路兩側(cè)接地開關(guān)均處于閉合狀態(tài)時，流過線路的電流主要為電磁感應(yīng)電 流，可得：
[0014] !x::a=-1- ⑷ ?HA
[0015] 由（4)式可見，電磁感應(yīng)電流僅與線路傳輸功率和線路相間耦合電感的不平衡有 關(guān)系，與電壓等級及線路長度無關(guān)。
[0016] 為了保證檢修人員的安全，對于同塔雙回線路進行檢修時，必須先合上檢修線路 兩側(cè)的接地刀閘并掛上接地線；檢修結(jié)束，轉(zhuǎn)正常運行方式時，又需要先斷開檢修線路兩側(cè) 接地刀閘，然后進行倒閘操作送電。在整個過程中，線路兩側(cè)接地刀閘需要先投入后退出， 期間需要開合從運行線路向檢修線路感應(yīng)過來的電流電壓。
[0017] 由于接地刀閘本身結(jié)構(gòu)的特點，其切斷電流電壓的能力很弱。同塔雙回線路間的 耦合作用對接地刀閘的切除能力造成了很大的考驗，尤其是隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大容量、長距 離、緊湊型同塔雙回路的出現(xiàn)，對接地刀閘的性能要求更為苛刻。
[0018] 目前根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，為滿足切斷不同感應(yīng)電流電壓的要 求，接地刀閘分為A類、B類、超B類，其中A、B類屬于常規(guī)產(chǎn)品，超B類屬于特殊定制產(chǎn)品， 由制造單位和用戶商定，專門用于切斷較大的感應(yīng)電流電壓，需專門的設(shè)計、造價較高、運 維復(fù)雜。
[0019] 另外，在實踐中也發(fā)現(xiàn)，原來兩側(cè)配置常規(guī)接地刀閘的同塔雙回線路，隨著負荷增 長、線路改接、運行方式的，會出現(xiàn)同塔雙回線路感應(yīng)電流電壓超標(biāo)，導(dǎo)致兩側(cè)的接地刀閘 無法滿足新接入線路切斷感應(yīng)電流電壓的要求，此時需要對已經(jīng)建成的變電站內(nèi)接地刀閘 整體更換。已建成變電站的設(shè)備更換受制于場地面積、設(shè)備形式、停電施工方案等多種因素 制約，實現(xiàn)不易，同時設(shè)備壽命未到期即更換，也造成了很大的經(jīng)濟上的浪費。 實用新型內(nèi)容
[0020] 為了解決上述問題，本實用新型提供了一種同塔雙回線路間感應(yīng)電流電壓的抑制 系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，能夠有效抑制檢修時同塔雙回線路之間的感應(yīng)電流和電壓。
[0021] 本實用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種同塔雙回線路間感應(yīng)電流 電壓的抑制系統(tǒng)，包括分別與線路I和線路II連接的變電站及其接地刀閘控制系統(tǒng)，其特 征是：還包括阻抗和接觸器，所述變電站包括第一變電站和第二變電站，所述的第一變電站 和第二變電站的接地刀閘與地網(wǎng)連接，在所述第一變電站的接地刀閘與地網(wǎng)之間串聯(lián)設(shè)置 一個阻抗，所述阻抗分別并聯(lián)連接一個接觸器。
[0022] 進一步地，所述接地刀閘控制系統(tǒng)包括第一時間繼電器和第二時間繼電器，所述 第一時間繼電器和第二時間繼電器的觸點分別設(shè)置在接地刀閘控制系統(tǒng)的一次回路的接 觸器控制回路中，線圈設(shè)置在二次回路中。
[0023] 進一步地，所述接觸器的線圈與第一時間繼電器和第二時間繼電器的觸點串聯(lián)連 接，觸點與第一時間繼電器的觸點并聯(lián)連接。
[0024] 進一步地，所述接觸器采用型號為JCZ5-7. 2/400的接觸器。
[0025] 本實用新型的有益效果是：本實用新型通過采用在變電站的接地刀閘與地網(wǎng)之間 串聯(lián)阻抗-接觸器的并聯(lián)系統(tǒng)來實現(xiàn)既抑制感應(yīng)電流又不增加線路電壓的目的，為降低檢 修時操作的復(fù)雜度，針對原有接地刀閘的操作回路進行優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)對與阻抗并聯(lián)接觸 器投切的自動控制。常規(guī)接地刀閘附加該抑制系統(tǒng)即能有效降低電磁感應(yīng)電流，滿足開合 大容量、長距離、緊湊型同塔雙回輸電線路的需要，降低了設(shè)備造價；在已建成變電站電磁 感應(yīng)電流電壓超標(biāo)時，也提供了一種不需要更換接地刀閘的解決方案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的 其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0027] 圖1為同塔雙回線路之間靜電耦合示意圖；
[0028] 圖2為同塔雙回線路之間電磁耦合示意圖；
[0029] 圖3為本實用新型抑制系統(tǒng)的設(shè)備連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖4為本實用新型所述抑制系統(tǒng)的一次回路電路圖；
[0031] 圖5為本實用新型所述抑制系統(tǒng)的二次回路電路圖；
[0032] 圖6為接地刀閘只串接阻抗的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖7為接地刀閘只串接阻抗時500kV線路電磁感應(yīng)電流隨電阻變化的仿真曲線 圖；
[0034] 圖8為接地刀閘只串接阻抗時500kV線路電阻端電壓隨電阻變化的仿真曲線圖。

【具體實施方式】
[0035] 下文的公開提供了許多不同的實施例或例子用來實現(xiàn)本實用新型的不同結(jié)構(gòu)。為 了簡化本實用新型的公開，下文中對特定例子的部件和設(shè)置進行描述。此外，本實用新型可 以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡化和清楚的目的，其本身不 指示所討論各種實施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。應(yīng)當(dāng)注意，在附圖中所圖示的部件不一定 按比例繪制。本實用新型省略了對公知組件和處理技術(shù)及工藝的描述以避免不必要地限制 本實用新型。
[0036] 如圖3、圖4和圖5所示，本實用新型的一種同塔雙回線路間感應(yīng)電流電壓的抑制 系統(tǒng)，包括分別與線路I和線路II連接變電站及其接地刀閘控制系統(tǒng)，還包括阻抗和接觸 器，所述變電站包括第一變電站和第二變電站，所述的第一變電站和第二變電站的接地刀 閘與地網(wǎng)連接，在所述第一變電站的接地刀閘與地網(wǎng)之間串聯(lián)設(shè)置一個阻抗，所述阻抗分 別并聯(lián)連接一個接觸器；所述接地刀閘控制系統(tǒng)包括第一時間繼電器和第二時間繼電器， 所述第一時間繼電器和第二時間繼電器的觸點分別設(shè)置在接地刀閘控制系統(tǒng)的一次回路 的接觸器控制回路中，線圈設(shè)置在二次回路中；所述接觸器的線圈與第一時間繼電器和第 二時間繼電器的觸點串聯(lián)連接，觸點與第一時間繼電器的觸點并聯(lián)連接。所述接觸器采用 型號為JCZ5-7. 2/400的接觸器。
[0037] 在同塔雙回線路檢修時，采用本實用新型所述抑制系統(tǒng)來抑制同塔雙回線路之間 的感應(yīng)電流和電壓，其操作過程如下：
[0038] 1)在第一變電站的接地刀閘與地網(wǎng)之間分別串接一個阻抗，且每個阻抗分別并聯(lián) 連接一個接觸器，所述接觸器出去分閘狀態(tài)；
[0039] 2)檢修前首先合上第二變電站的接地刀閘，然后在合上第一變電站的接地刀閘， 此時第一變電站的接地刀閘通過串接阻抗與地網(wǎng)連接；
[0040] 3)合上接觸器，將阻抗短接，進行線路檢修；
[0041] 4)檢修完成后，首先斷開接觸器，將阻抗串聯(lián)在第一變電站的接地刀閘與地網(wǎng)之 間，然后依次斷開第一變電站的接地刀閘和第二變電站的接地刀閘。
[0042] 本實用新型的工作原理如下。
[0043] 理論計算與實測均證明同塔雙回線路間的耦合電容、耦合電感均非常小，電容值 在微法量級、耦合電感在毫亨量級。分析式（2)和式（3)可見，由于耦合電容、耦合電感很 小，故靜電感應(yīng)電流、電磁感應(yīng)電壓很小，在感應(yīng)電流電壓的研究中處于次要因素。分析式 ⑴和式⑷可見，雖然耦合電容、耦合電感與線路自身電容、電感相比是比較低的，但是兩 者相除，仍然具有一定的比值，故靜電感應(yīng)電壓、電磁感應(yīng)電流相對較大。進一步的分析，由 于系統(tǒng)的電壓往往控制在一個穩(wěn)定的數(shù)值，因而對于某一電壓等級線路來說，靜電感應(yīng)電 壓受運行方式變化不大，一般來說是可預(yù)測的，并且根據(jù)實測結(jié)果采取導(dǎo)線換位等措施后， 可將靜電感應(yīng)電壓限制在合適的數(shù)值。但是由式（4)可知，電磁感應(yīng)電流大小在運線路的 電流影響很大，呈線性關(guān)系；而電力系統(tǒng)中運行方式的改變、潮流的變化、接入方式的變化 均會對運行線路電流造成影響，使電磁感應(yīng)電流發(fā)生變化。一般來說，需要按照在運線路的 導(dǎo)線極限傳輸電流計算停運線路的電磁感應(yīng)電流，按此標(biāo)準(zhǔn)選擇接地刀閘，可確保接地刀 閘在開合時能夠可靠工作而不發(fā)生損壞。
[0044] 根據(jù)在運極限傳輸電流校驗停運線路電磁感應(yīng)電流時，一般會出現(xiàn)靜電感應(yīng)電 壓、靜電感應(yīng)電流、電磁感應(yīng)電壓三個參數(shù)數(shù)值均不高，在常規(guī)A、B類接地刀閘要求的范圍 內(nèi)；電磁感應(yīng)電流數(shù)值較大，超過了常規(guī)A、B類接地刀閘要求。
[0045] 考慮到耦合電感很低，本實用新型通過在接地刀閘與地網(wǎng)之間串接阻抗，來有效 增加電磁感應(yīng)電流回路的阻抗值，起到抑制電磁感應(yīng)電流的目的。
[0046] 如圖6所示，設(shè)串接阻抗后線路上的電磁感應(yīng)電流為ΓΜΙΙΑ，端部由于靜電感應(yīng)電 流引起的電壓升為U' SIIA。
[0047] 當(dāng)接地刀閘QE1串接阻抗Z后，流過線路的電磁感應(yīng)電流得到抑制： " I ΑΙΑ ' 11 A + W I BIIA * 1 11 + W I CO A * JI C * = ] I llA 十 ^
[0048] ?背 1 A:: A'1 1 A I 3 Π A'1 ! S I ?C :J A*· I C / ￠-\ =- D J
[0049] 由（5)式可見，當(dāng)傳輸容量及線路參數(shù)不發(fā)生變化的情況下，串接阻抗相當(dāng)于增 加了線路的自感，從而縮小的電磁感應(yīng)電流。
[0050] 然而，由于感應(yīng)電流流過附加阻抗將會在附加阻抗上產(chǎn)生電壓，從而抬高停電線 路的電位，導(dǎo)致停電線路電位升高為：
[0051] =llA' ^ (6)
[0052] 根據(jù)典型500kV同塔雙回線路數(shù)據(jù)，分別在接地刀閘回路中串接不同的電阻，得 出感應(yīng)電流電壓（各相中的最大值）隨電阻變化的曲線如圖7和圖8所示：
[0053] 由圖7和圖8可知，串接電阻后電磁感應(yīng)電流隨著串接電阻的增大急劇減小，同時 也會在串接電阻端部造成較高的電位升，從而抬高停電線路的電位，可能對檢修人員造成 傷害。進一步分析可見，串接電阻端部的電位升隨電阻增大，但不高于線路未串接電阻時的 電磁感應(yīng)電壓。為解決這一電壓的影響，如圖3所示，本實用新型的抑制系統(tǒng)由阻抗Z以及 與阻抗Z并聯(lián)的接觸器KM組成。
[0054] 當(dāng)線路II停電檢修時，先合上第二變電站B的接地刀閘QE2,然后合上第一變電站 A的接地刀閘QE1，將阻抗Z接入系統(tǒng)，起到抑制接地刀閘QE1合閘時的電磁感應(yīng)電流的作 用；接地刀閘QE1合閘后，合上接觸器KM，將阻抗Z短接，同時抑制檢修線路上的電位升高。
[0055] 當(dāng)線路II退出檢修時，先斷開接觸器KM，將阻抗Z接入系統(tǒng)，抑制接地刀閘QE1分 閘時的較大的電磁感應(yīng)電流；然后順序斷開接地刀閘QE1和接地刀閘QE2接地刀閘，將檢修 線路退出。
[0056] 對于典型的220_500kV分裂導(dǎo)線而言，線路自感1. 7Xl(T3H/km，數(shù)值較小。由 式（5)可見，電磁感應(yīng)電流大小基本上與串接電阻阻值成反比例關(guān)系。設(shè)λ 當(dāng) k = 2即Zad2 = L時，靜電感應(yīng)電流將降低至原來的50%。根據(jù)上文提高的線路自感值，對 應(yīng)的串接電阻Z = 0.53381。對于40km的220kV線路串接電阻大約為22 Ω ;對于l〇〇km的 500kV線路串接電阻大約為53 Ω。
[0057] 根據(jù)圖7和圖8所示的仿真曲線，可見當(dāng)串接電阻分別為20 Ω、50Ω時相應(yīng)的電 磁感應(yīng)電流基本上降低一半，仿真結(jié)果與理論分析相一致。
[0058] 當(dāng)檢修線路接地刀閘合上時，隨后并聯(lián)接觸器將串接電阻短接。此時，流過接觸器 的電流為全部電磁感應(yīng)電流。當(dāng)檢修線路接地開關(guān)斷開前，需要先斷開并聯(lián)接觸器，所以并 聯(lián)接觸器需具備開斷全部電磁感應(yīng)電流的能力。接觸器斷開時，需要承受串接電阻上的電 壓，根據(jù)上文的分析該電壓不會超過線路的電磁感應(yīng)電壓。
[0059] 考慮到一般線路的電磁感應(yīng)電流均不超過300A，220_500kV線路電磁感應(yīng)電壓一 般不大于6. 3kV，可選擇JCZ5-7. 2/400型號的接觸器。該型號接觸器的額定工作電壓為 7. 2kV，額定工作電流為400A，關(guān)合電流可達4kA，開斷電流可達3. 2kA。
[0060] 如圖4和圖5所示，為降低操作的復(fù)雜性，對接地刀閘的控制回路進行了優(yōu)化設(shè) 計，圖4和圖5中，ΤΙ、T2為時間繼電器，KM1、KM2為接地刀閘QE控制回路，KM3為接觸器 KM的控制回路。通過在原有的接地刀閘控制回路中增加時間繼電器，可以自動實現(xiàn)合上接 地刀閘后自動投入接觸器，斷開接地刀閘之前自動先斷開接觸器，簡化了操作過程。
[0061] 以上所述只是本實用新型的優(yōu)選實施方式，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來 說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也被 視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種同塔雙回線路間感應(yīng)電流電壓的抑制系統(tǒng)，包括分別與線路I和線路II連接的 變電站及其接地刀閘控制系統(tǒng)，其特征是：還包括阻抗和接觸器，所述變電站包括第一變電 站和第二變電站，所述的第一變電站和第二變電站的接地刀閘與地網(wǎng)連接，在所述第一變 電站的接地刀閘與地網(wǎng)之間串聯(lián)設(shè)置一個阻抗，所述阻抗分別并聯(lián)連接一個接觸器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同塔雙回線路間感應(yīng)電流電壓的抑制系統(tǒng)，其特征是： 所述接地刀閘控制系統(tǒng)包括第一時間繼電器和第二時間繼電器，所述第一時間繼電器和第 二時間繼電器的觸點分別設(shè)置在接地刀閘控制系統(tǒng)的一次回路的接觸器控制回路中，線圈 設(shè)置在二次回路中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種同塔雙回線路間感應(yīng)電流電壓的抑制系統(tǒng)，其特征是： 所述接觸器的線圈與第一時間繼電器和第二時間繼電器的觸點串聯(lián)連接，觸點與第一時間 繼電器的觸點并聯(lián)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項所述的一種同塔雙回線路間感應(yīng)電流電壓的抑制系統(tǒng)， 其特征是：所述接觸器采用型號為JCZ5-7. 2/400的接觸器。
【文檔編號】H02J3/26GK203850835SQ201420281010
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】郭宜果, 侯源紅, 吳健, 李琨, 于昉, 李越, 魏鑫, 于文星, 蘭峰 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山東省電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院