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同桿多回线路

同桿多回线路

同桿多回线路

为适应我国经济高速发展对电力负荷增长的需要,电网建设不断往超高压、大容量的方向发展,不仅500kV电网已经成为我国的骨干网架,而且为了减少超高压输电线路走廊占地,採用同桿架设多回输电线路已成为超高压主干网架发展的必然趋势。

基本介绍

  • 中文名:同桿多回线路
  • 外文名:Multi-line with the rod
  • 描述:电网建设
  • 套用:超高压输电线路
  • 学科:电机工程

概念

同桿架设的多回线路中,其中任一迴路检修,其它所有的线路都必须停电,并应挂接地线。2停电检修的每一回线路应具有双重称号,即:线路名称、左线或右线、上线或下线的称号。面向线路桿号增加的方向,在左边的线路称为左线针对同桿并架多回线路零序互感对零序保护及接地距离保护整定计算影响进行了详尽分析,提出了利用软体、套用“测量法”的概念进行整定,保证保护的选择性,通过软体仿真验证了其正确性。
同桿多回线路同桿多回线路

10kV同桿多回线路特殊相导线提线工具研製

随着国民经济的快速发展和电网建设步伐的加快,在人口稠密、经济发达地区,土地资源日趋紧缺,部分地区甚至已无新辟线路走廊的可能。为解决线路走廊与地方土地利用之间的矛盾,必须集约化利用土地资源,提高线路走廊单位面积的传输容量,多回线路同桿并架技术是解决此问题的有效途径。10kV线路是电力系统的重要组成部分,线上路走廊紧张的城市配电线路中,为使线路走廊得到充分利用,10kV同塔并架多回线路将成为城市配电线路建设的发展趋势。
由于10kV同塔多回线路塔型结构和导线布置与单回线路有一定的区别,对于10kV同桿多回线路,靠近桿塔的中间迴路与周围其他迴路以及桿塔间距较小,对中间迴路的维护採用常规的作业方式不能满足安全要求。当多回导线同桿架设线路的这些特殊迴路需要消缺时,依照现有的技术水平及工器具不能满足带电作业要求,作业时需要将其他几回线路同时停电,这就直接影响了城市的供电可靠性。
笔者对10kV同塔多回线路特殊相导线带电作业技术进行研究。针对10kV同塔多回线路特点,首先仿真计算得出多回线路发生短路时产生的过电压,明确带电作业工具性能要求;然后採用理论分析与试验研究相结合的方法,研製10kV同塔多回线路特殊相导线提线工具。

同塔多回线路作业难点及方法分析

以中国广州地区广泛使用的同塔四迴路桿塔为例进行作业方法的研究,如图1所示。
(1)作业难点
配电线路带电作业技术导则(GB/T18857)规定,在10kV配网带电作业中,人体与带电体的最小安全距离不得小于0.4m(绝缘桿作业法),且不允许绝缘斗内作业人员在不满足安全距离的情况下穿越外侧导线对内侧导线进行操作。由图1同塔四迴路桿塔结构可知,中间特殊相导线的作业难点在于:① 外侧上相—中相导线构成的作业视窗过小,绝缘斗内作业人员无法在中间特殊相导线上直接操作;② 在更换内侧中间特殊相导线绝缘子时,受桿塔导线排列紧密的影响,无法对该相导线进行提升。
图1 同塔四迴路桿塔图1 同塔四迴路桿塔
(2)作业方法
针对作业难点,提出绝缘斗内作业人员绝缘手套直接操作与绝缘桿间接操作相结合的作业方法,搭配特殊相导线带电作业工具,完成更换同塔多回线路内侧中间相导线绝缘子更换等难度较大的作业项目。利用这种方法操作时,先使用提线工具提吊导线、扩大操作视窗,再使用间接工具在操作视窗中进行操作,以确保作业人员安全。提线工具初步设计示意如图2所示。
图2 提线工具初步设计示意图2 提线工具初步设计示意
10kV同桿多回线路特殊相导线带电作业方法如下:
1)作业人员乘坐绝缘斗臂车,使用绝缘操作桿对电桿上的绝缘子瓷瓶70、 导线90进行遮蔽;
2)绝缘遮蔽完成后,将绝缘斗臂车升至桿塔上方,使同桿多回线路中间相导线提线工具悬挂在横担上,即将[M1] 横担卡具31,32,33分别卡在上、中、下3个横担上;
3)调整好紧线器41,42的位置,使紧线器下方导线金属钩51,52钩住导线;
4)作业人员使用绝缘扳手转动螺母314,将横担卡具收紧,重複上述步骤,直至3个横担卡具的螺母均收紧;
图3 同塔四回线路过电压计算模型图3 同塔四回线路过电压计算模型
5)将绝缘斗臂车降至桿塔横担下方,安装吊桿抱箍62,使之紧固;
6)确保多回线路中间相导线提线工具安装牢固后,将绝缘斗臂车上升至桿塔上方,作业人员用绝缘操作桿操作紧线器41,42,提升导线;
7)使用绝缘桿间接工具如绝缘桿匝线剪、绝缘取瓶器、绝缘三齿耙等开展中相导线的带电检修工作。

10kV同桿多回线路过电压及工具荷载理论计算

採用ATP-EMTP仿真计算软体,按照调研获取的广州地区典型同塔四回线路桿塔图纸进行导线布置,设定相关线路参数,建立10kV同桿多回架空线路电磁暂态模型如图3所示,对线路短路过电压进行计算分析。相序排列及空间布置採取典型同塔四回线路排列方式,模型中四回线路排列方式如图4所示,即单回线路中上、中、下相依次纵向排列,四回线水平排列。仿真计算时,导线平均高度约为11m,同一侧两回线路离中心线距离分别为0.57和1.57m。进行多变数对比仿真,考虑线路末端负荷情况、线路短路位置、短路时刻相角这3个因素对系统发生故障短路时过电压影响。经计算得出,最大过电压发生在空载线路末端短路位置,且短路时刻相角为180°,后续仿真计算均按照该种工况进行设定。
图4 同塔四回线路排列方式图4 同塔四回线路排列方式

相导线提线工具研製

(1)现场实测与工具改进
对10kV同桿多回线路进行实地考察及相关数据的测量。10kV同桿多回线路在横担上均设计有横担支撑结构以保证横担和提线工具的牢固稳定性。由于初步设计图2中的电桿抱箍61主要用于维持工具稳定性,与现有线路上的横担支撑结构功能重複,故电桿抱箍可以取消。同时做出改进,以满足现场需要,即
1)对上端吊臂横向部分进行加长,并且在吊臂上设计多个紧线器悬挂点;
2)将紧线器下方金属钩改制为绝缘钩;
3)减小立桿长度,将原本上、下相横担的两相间横担固定方式改为相邻横担固定,从而在保证同桿多回线路中间相导线提线工具安装牢固的同时,缩小工具尺寸,降低重量。
(2)特殊相导线带电作业方式确定
确定10kV多回线路特殊相导线最终带电作业方式:
1)作业人员乘坐绝缘斗臂车,使用绝缘操作桿对电桿上的绝缘子瓷瓶70、导线90进行遮蔽;
2)绝缘遮蔽完成后 将绝缘斗臂车升至桿塔上方,使同桿多回线路中间相导线提线工具悬挂在横担上,即将横担卡具31,32分别卡在上、中2个横担上;
3)根据作业需求选择紧线器挂点,然后调整紧线器的位置,使紧线器下方导线绝缘勾51,52钩住导线;
4)作业人员使用绝缘扳手转动螺母315,使上端卡具收紧,再使用绝缘扳手转动螺母324,使下端卡具收紧;
5)确保多回线路中间相导线提线工具安装牢固后,将绝缘斗臂车上升至桿塔上方,作业人员用绝缘操作桿,操作紧线器,提升导线;
6)开展中间相导线的带电检修工作。

同桿多回线路不平衡问题分析与对策

输电线路设计、架设及运行过程中导致的三相参数不对称是无法避免的。随着中国用电负荷的迅猛增长及城市化进程的不断加快,同桿并架的多回输电线路作为节省输电走廊、增加输电容量、降低电力建设投资的一种有效方法,已越来越引起人们的重视。地区电网中出现大量短/超短的超高压同桿多回输电线路,且普遍採用不换位架设。因不换位同桿多回线路引起系统三相电流不平衡问题日益突出。因此,当超高压同塔(桿)线路长度较短而採用不换位架设时,其引起的不同程度的三相电量不平衡问题应受到足够重视。尤其是在地区电网中,同桿并架的多回线的广泛套用将是一个趋势,对同桿多回线路引起的三相不平衡问题的研究具有重要的现实意义。

不平衡现象与分析

至2009年底,深圳电网中220 kV线路均较短(最长的鲲宏双回线为 34 km),採用全线不换位架设方式,直接导致深圳电网局部三相电流出现明显不平衡。由现有宝安至奋进同桿双回线路改造,新建宝安至公明甲乙线,形成安奋—安公同桿4回线路。试投入运行过程中出现严重三相不平衡电流:
1)公明站对安公甲线进行合环,A相和B相电流均为245 A,C 相电流达 490 A,引起宝安换流站侧后备零序保护动作。
2)公明站对安公乙线进行合环,A 相电流为118 A,B 相和 C 相电流为 235 A,线路电压正常,未发生跳闸。
3)安公甲乙线同时合环,仍维持单独合环运行时的三相电流不平衡现象,电压正常。鑒于安公甲乙线均在合环运行时零序电流过大,导致线路无法正常投入运行,因此将安公甲乙线断开转冷备用状态。
宝安 500 kV 站点的 220 kV 母线为三相对称的强电源,奋进站负荷可以近似认为三相对称。对公明站安公甲乙线的带负荷测试和开关迴路电阻测试显示结果均合格。因此,现场测试排除因开关连线不良引起的不平衡和公明站电源/负荷不对称的情况。初步理论分析表明:由于安奋线桿塔结构的限制,改造形成的安奋—安公同桿 4 回线路导线间距较小,导线之间电磁和静电耦合较强,可能使线路参数的不对称加大;公明站仍有出端与其他线路
连线,安公双回投产后使所在 220 kV 片网形成环网结构,环网运行的影响可能使线路的不平衡电流增大。

不平衡影响因素分析

电力系统中通常以零序静电不平衡度和负序静电不平衡度衡量三相电量的不平衡性。根据线路后备保护配置特点,研究採用静电不平衡度作为衡量指标,以零序和负序电流不平衡度为例,其定义如下:m0 =I0/ I1,m2 =I2/ I1,其中 I0,I1,I2分别为线路的零序、正序和负序电流。
超高压输电线路採取不换位架设时,导线相序排列方式、导线间距离是影响线路参数不平衡的主要因素。处于环网运行时,还包括邻近线路运行情况的影响。

研究结论

同桿多回线路架设方式在国内尚处在初始阶段,今后会有越来越多的需求。研究以深圳某同桿4回线出现严重三相不平衡电流现象为切入点,利用EMTDC搭建同塔(桿)多回线路分相电气参数仿真平台进行分析。研究结论为同桿多回线路设计、运行和改造提供有实用价值的建议:
1)同桿多回线导线之间电磁和静电耦合较强,从降低不平衡度的角度设计时应适当加大线路之间距离,从运行的角度,多回线路上潮流差异不宜过大。
2)相序调整可有效降低同桿 4 回线路不平衡电流,从最佳化运行的角度建议同桿多回线路採用逆相序排列方式。
3)调整环网内邻近线路相序也有助于降低同桿多回线路不平衡电流。
4)同桿多回线路在环网内运行时,尤其是各回线路间潮流差异过大时,不平衡电流可能急剧增大 ,可考虑将其开环运行。

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