一種同塔雙回線路間感應電流電壓的抑制系統的制作方法
【專利摘要】一種同塔雙回線路間感應電流電壓的抑制系統，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，在第一變電站的接地刀閘與地網之間串聯設置一個阻抗，阻抗并聯連接一個接觸器。本實用新型通過采用在變電站的接地刀閘與地網之間串聯阻抗-接觸器的并聯系統來實現既抑制感應電流又不增加線路電壓的目的，為降低檢修時操作的復雜度，針對原有接地刀閘的操作回路進行優化設計，實現對與阻抗并聯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，降低了設備造價；而且也提供了一種在已建成變電站電磁感應電流電壓超標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電流電壓的抑制系統

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及輸電線路檢修【技術領域】，具體地說是一種同塔雙回線路間感應電 流電壓的抑制系統。

【背景技術】
[0002] 隨著電網的發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，停運線路上會產生 感應電流電壓。
[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相靜電感應電壓為UIISA，靜電感應電流為IIISA; 線路II A相電磁感應電壓為U π M，電磁感應電流為I π μ。
[0004] 如圖1所示，當檢修線路兩側接地開關均處于斷開狀態時，靜電感應電壓在檢修 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，靜電感應電壓僅與電壓等級及線路相間電容的不平衡有關系，與 線路長度及傳輸功率無關。
[0007] 當檢修線路一側接地開關處于斷開狀態，另一側接地開關處于合閘狀態，線路上 流過的電流主要為靜電感應電流，可得：
[0008] ISiia - j ω 1 (CIAIIA · UIA+CIBIIA · UIB+CICIIA · UIC) (2)
[0009] 由（2)式可見，靜電感應電流與電壓等級、線路相間電容的不平衡、線路長度均有 關系，與線路傳輸功率無關。
[0010] 如圖2所示，當檢修線路一側接地開關處于斷開狀態，另一側接地開關處于合閘 狀態，線路接地開關斷開側的電壓主要為電磁感應電壓，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 長度均有關系，與電壓等級無關。
[0013] 當檢修線路兩側接地開關均處于閉合狀態時，流過線路的電流主要為電磁感應電 流，可得：
[0014] !x::a=-1- ⑷ ?HA
[0015] 由（4)式可見，電磁感應電流僅與線路傳輸功率和線路相間耦合電感的不平衡有 關系，與電壓等級及線路長度無關。
[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 兩側的接地刀閘并掛上接地線；檢修結束，轉正常運行方式時，又需要先斷開檢修線路兩側 接地刀閘，然后進行倒閘操作送電。在整個過程中，線路兩側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過來的電流電壓。
[0017] 由于接地刀閘本身結構的特點，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，尤其是隨著經濟的發展，大容量、長距 離、緊湊型同塔雙回路的出現，對接地刀閘的性能要求更為苛刻。
[0018] 目前根據國家標準及相關企業標準的要求，為滿足切斷不同感應電流電壓的要 求，接地刀閘分為A類、B類、超B類，其中A、B類屬于常規產品，超B類屬于特殊定制產品， 由制造單位和用戶商定，專門用于切斷較大的感應電流電壓，需專門的設計、造價較高、運 維復雜。
[0019] 另外，在實踐中也發現，原來兩側配置常規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，會出現同塔雙回線路感應電流電壓超標，導致兩側的接地刀閘 無法滿足新接入線路切斷感應電流電壓的要求，此時需要對已經建成的變電站內接地刀閘 整體更換。已建成變電站的設備更換受制于場地面積、設備形式、停電施工方案等多種因素 制約，實現不易，同時設備壽命未到期即更換，也造成了很大的經濟上的浪費。 實用新型內容
[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電流電壓的抑制 系統，其結構簡單，能夠有效抑制檢修時同塔雙回線路之間的感應電流和電壓。
[0021] 本實用新型解決其技術問題所采取的技術方案是：一種同塔雙回線路間感應電流 電壓的抑制系統，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，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連接，在所述第一變電站的接地刀閘與地網之間串聯設置 一個阻抗，所述阻抗分別并聯連接一個接觸器。
[0022] 進一步地，所述接地刀閘控制系統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置在接地刀閘控制系統的一次回路的接 觸器控制回路中，線圈設置在二次回路中。
[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連 接，觸點與第一時間繼電器的觸點并聯連接。
[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之間 串聯阻抗-接觸器的并聯系統來實現既抑制感應電流又不增加線路電壓的目的，為降低檢 修時操作的復雜度，針對原有接地刀閘的操作回路進行優化設計，實現對與阻抗并聯接觸 器投切的自動控制。常規接地刀閘附加該抑制系統即能有效降低電磁感應電流，滿足開合 大容量、長距離、緊湊型同塔雙回輸電線路的需要，降低了設備造價；在已建成變電站電磁 感應電流電壓超標時，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的設備連接結構示意圖；
[0030] 圖4為本實用新型所述抑制系統的一次回路電路圖；
[0031] 圖5為本實用新型所述抑制系統的二次回路電路圖；
[0032] 圖6為接地刀閘只串接阻抗的結構示意圖；
[0033] 圖7為接地刀閘只串接阻抗時500kV線路電磁感應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本實用新型的不同結構。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置進行描述。此外，本實用新型可 以在不同例子中重復參考數字和/或字母。這種重復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/或設置之間的關系。應當注意，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電流電壓的抑制 系統，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，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 閘與地網連接，在所述第一變電站的接地刀閘與地網之間串聯設置一個阻抗，所述阻抗分 別并聯連接一個接觸器；所述接地刀閘控制系統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置在接地刀閘控制系統的一次回路 的接觸器控制回路中，線圈設置在二次回路中；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連接，觸點與第一時間繼電器的觸點并聯連接。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來抑制同塔雙回線路之間 的感應電流和電壓，其操作過程如下：
[0038] 1)在第一變電站的接地刀閘與地網之間分別串接一個阻抗，且每個阻抗分別并聯 連接一個接觸器，所述接觸器出去分閘狀態；
[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，將阻抗串聯在第一變電站的接地刀閘與地網之 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，故靜電感應電流、電磁感應電壓很小，在感應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，故靜電感應電壓、電磁感應電流相對較大。進一步的分析，由 于系統的電壓往往控制在一個穩定的數值，因而對于某一電壓等級線路來說，靜電感應電 壓受運行方式變化不大，一般來說是可預測的，并且根據實測結果采取導線換位等措施后， 可將靜電感應電壓限制在合適的數值。但是由式（4)可知，電磁感應電流大小在運線路的 電流影響很大，呈線性關系；而電力系統中運行方式的改變、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，使電磁感應電流發生變化。一般來說，需要按照在運線路的 導線極限傳輸電流計算停運線路的電磁感應電流，按此標準選擇接地刀閘，可確保接地刀 閘在開合時能夠可靠工作而不發生損壞。
[0044] 根據在運極限傳輸電流校驗停運線路電磁感應電流時，一般會出現靜電感應電 壓、靜電感應電流、電磁感應電壓三個參數數值均不高，在常規A、B類接地刀閘要求的范圍 內；電磁感應電流數值較大，超過了常規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之間串接阻抗，來有效 增加電磁感應電流回路的阻抗值，起到抑制電磁感應電流的目的。
[0046] 如圖6所示，設串接阻抗后線路上的電磁感應電流為ΓΜΙΙΑ，端部由于靜電感應電 流引起的電壓升為U' SIIA。
[0047] 當接地刀閘QE1串接阻抗Z后，流過線路的電磁感應電流得到抑制： " 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，當傳輸容量及線路參數不發生變化的情況下，串接阻抗相當于增 加了線路的自感，從而縮小的電磁感應電流。
[0050] 然而，由于感應電流流過附加阻抗將會在附加阻抗上產生電壓，從而抬高停電線 路的電位，導致停電線路電位升高為：
[0051] =llA' ^ (6)
[0052] 根據典型500kV同塔雙回線路數據，分別在接地刀閘回路中串接不同的電阻，得 出感應電流電壓（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由阻抗Z以及 與阻抗Z并聯的接觸器KM組成。
[0054] 當線路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，起到抑制接地刀閘QE1合閘時的電磁感應電流的作 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] 當線路II退出檢修時，先斷開接觸器KM，將阻抗Z接入系統，抑制接地刀閘QE1分 閘時的較大的電磁感應電流；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分裂導線而言，線路自感1. 7Xl(T3H/km，數值較小。由 式（5)可見，電磁感應電流大小基本上與串接電阻阻值成反比例關系。設λ 當 k = 2即Zad2 = L時，靜電感應電流將降低至原來的50%。根據上文提高的線路自感值，對 應的串接電阻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] 根據圖7和圖8所示的仿真曲線，可見當串接電阻分別為20 Ω、50Ω時相應的電 磁感應電流基本上降低一半，仿真結果與理論分析相一致。
[0058] 當檢修線路接地刀閘合上時，隨后并聯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電流。當檢修線路接地開關斷開前，需要先斷開并聯接觸器，所以并 聯接觸器需具備開斷全部電磁感應電流的能力。接觸器斷開時，需要承受串接電阻上的電 壓，根據上文的分析該電壓不會超過線路的電磁感應電壓。
[0059] 考慮到一般線路的電磁感應電流均不超過300A，220_500kV線路電磁感應電壓一 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，為降低操作的復雜性，對接地刀閘的控制回路進行了優化設 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選實施方式，對于本【技術領域】的普通技術人員來 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。
【權利要求】
1. 一種同塔雙回線路間感應電流電壓的抑制系統，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，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連接，在所述第一變 電站的接地刀閘與地網之間串聯設置一個阻抗，所述阻抗分別并聯連接一個接觸器。
2. 根據權利要求1所述的一種同塔雙回線路間感應電流電壓的抑制系統，其特征是： 所述接地刀閘控制系統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置在接地刀閘控制系統的一次回路的接觸器控制回路中，線圈 設置在二次回路中。
3. 根據權利要求2所述的一種同塔雙回線路間感應電流電壓的抑制系統，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連接，觸點與第一時間 繼電器的觸點并聯連接。
4. 根據權利要求1至3任一項所述的一種同塔雙回線路間感應電流電壓的抑制系統， 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 優先權日:2014年5月29日
【發明者】郭宜果, 侯源紅, 吳健, 李琨, 于昉, 李越, 魏鑫, 于文星, 蘭峰 申請人:國家電網公司, 國網山東省電力公司經濟技術研究院