基于扩展相分量法的OPGW系统接地短路电流计算

在架空输电系统中,光纤复合架空地线(OPGW)的应用越来越多。在OPGW线分布的短路电流值对OPGW线的设计和选型、架空输电线路的安全运行都有着重要的影响。由于传统相分量模型能够反映出各导线间的相互影响关系,文章在传统的相分量的基础上,对其进行了改进,即考虑两者之间的相互作用,将相导线和OPGW线作为一个整体,同时采用一致的模型进行分析。这种扩展相分量模型能够充分考虑线路不同杆塔型号造成的互感变化、OPGW线是否逐塔接地和OPGW线是否分段绝缘运行的情形,能够准确计算发生单相接地短路时,OPGW线和相线上短路电流等沿线分布的电气量。文中算例计算结果与EMTP仿真结果的对比,验证了文章计算的正确性。文章提出的方法计算准确,为架空输电线路沿线短路电流的分布提供了量化计算的依据,并且已经在电力工程设计中得到了应用。     

OPGW和分流地线的选型研究

在OPGW的选型设计中,一般需要考虑输电线路发生接地短路故障时的最大短路电流在OPGW和分流地线之中的电流分配比列,并计算二者之间的电流分量。本文探讨短路电流分量计算的方法和短路电流持续时间的取值,通过工程实例验证OPGW和分流地线的选型的方法和原则。     

基于电磁暂态程序的架空地线分流系数的计算

为了准确计算变电站接地网接地短路电流和架空地线的分流系数,以某500 kV输电系统为例,采用电磁暂态程序(the alternative transient program-electormagnetic transient program,ATP/EMTP)对系统中各主要元件进行建模,计算变电站内、外发生单相接地故障时短路电流的分布和架空地线的分流系数,分析变电站接地网接地电阻、杆塔接地电阻、地线型号、线路长度、变电站外短路位置等对其接地短路电流和地线分流系数的影响,得出接地网电阻、杆塔接地电阻增大,出线回路数减少时,接地短路电流增大,架空地线的分流系数减小的结论。     

复杂电力网络短路电流分布及地网分流系数

为改进电力系统短路故障电流的计算,将变压器的相分量模型与传统相分量法相结合,在此基础上提出了连接有任意回输电线路（包括架空线路和地下电缆）的变电站发生接地短路时故障电流分布和地网分流系数的计算方法,并开发了相应的计算软件FCDFGS。通过软件计算与现场实测的比较,验证了测量方法的正确性与计算模型的合理性。对影响地网分流系数的主要因素进行计算、比较和分析,结果表明靠近变电站10～15个档距的参数对其影响很大,且各参数在达到一定值后,地网分流系数呈现＂饱和效应＂。最后提出了降低地网入地短路电流的技术措施。     

OPGW地线系统故障电流分布的计算与讨论

故障电流的准确计算是光缆复合地线(Compound Optical Ground Wire,OPGW)系统热稳定校验的基础.文章基于相参数模型,以某实际工程为背景,定量讨论了OPGW地线系统中线路互阻抗、杆塔接地电阻、变电站接地电阻、地线空间布置等因素对故障电流分布的影响规律.结果表明,OPGW地线型号和线路之间的互感对线路短路电流分布的影响较大;而杆塔与变电站接地电阻对短路电流的分布影响较小.     

变电站内短路情况下架空地线分流系数的图论计算方法

架空地线分流系数是确定变电站接地电阻目标值的基础数据,提出了基于图论的多电源供电变电站站内接地短路时架空地线分流系数的计算方法。通过分析变电站内短路时影响架空地线分流的因素,给出了电路模型,用基于图论方法的戴维宁、诺顿等效原理和节点电压法推导出了计算架空地线分流系数的公式。与引用的一个算例进行了数据对比,证明了等值电路模型计算方法的正确性。通过计算实例反映出了架空地线分流系数随故障变电站内接地电阻的增大而增大,随线路杆塔接地电阻的增大而减小,线路前15基左右的架空地线–杆塔系统对架空地线分流系数起决定性影响。     

高压架空输电线路地线热稳定的计算

介绍了接地架空地线、OPGW等的热稳定计算方法:设输电线路每基杆塔间的档距及杆塔接地电阻相同,构成的均匀链形等值电路,利用差分方程求出零序电流沿架空地线的分布,此法可供工程设计参考。     

运行变电站接地网接地阻抗计算分析

变电站接地网的拓扑结构由于输电线路架空地线或两端接地电缆的接入会发生改变,测量得到的接地阻抗已不是运行变电站主接地网的接地阻抗。为此基于场路结合的思想,提出了分步计算运行变电站接地网接地阻抗的方法。通过算例分析比较,验证了该计算方法的准确性和计算模型的正确性。对影响计算的主要因素进行分析表明:电流注入点和架空地线出线回数有较大影响。对比了3种不同条件下架空地线及杆塔对计算精度的影响,提出测量运行变电站接地网接地阻抗时,电流注入点不宜选在地网边角;架空地线回数较多时,需考虑终端塔对测量结果的影响。     

利用短路电流热效应的OPGW分流地线选型

在光纤复合架空地线(OPGW)设计中,通常需考虑送电线路发生单相短路故障时短路电流在OPGW和另一根地线中的分流关系,并需计算出相应的电流分量。为此,首先从OPGW短路电流热效应入手,探讨了短路电流持续时间的取值并推导出OPGW短路电流瞬时温升的公式,同时提出了分流地线在电力系统中的意义,然后对比计算OPGW和分流地线的分流关系后得出了分流地线选型的基本原则:即分流地线应有足够低的阻抗以使得OPGW的电流分量降到允许值以下;分流地线本身要有足够大的热容量;在满足防雷各项要求后应有足够的强度安全系数。最后针对广东省2005年IT项目中OPGW和良导体分流地线的短路电流热效应进行的计算分析验证了OPGW分流地线选型的方法和原则。     

750kV输电线路光纤复合架空地线的接地方式

750 kV输电线路输送容量大、负荷电流水平高,在光纤复合架空地线(OPGW)上会产生很大的地线环流及环流损耗.为此采用理论计算与现场实际测量相结合的方法,对750 kV输电线路OPGW接地方式与地线环流损耗的关系进行了研究.计算结果与实际线路测量结果一致性较好,结果表明在普通地线与OPGW均逐基接地、普通地线分段绝缘一点接地而OPGW逐基接地、普通地线分段绝缘一点接地而OPGW换位接地3种接地方式中,以普通地线分段绝缘一点接地而OPGW换位接地时地线上的损耗最小.基于该研究结果,输电线路OPGW地线架设采用换位接地方式能够获得更大的经济效益.     

复合阻抗对输电线路零序参数的影响

为了降低逐杆接地的光纤复合架空地线(OPGW)上的能量损耗,在OPGW与地之间安装复合阻抗,对架设OPGW的输电线路零序参数进行了分析,并给出了复合阻抗导通个数不同的情况下,输电线路零序阻抗的计算公式。结合一条实际的220kV的输电线路,研究了复合阻抗的接入对输电线路的零序参数和接地故障时零序电流所产生的影响,用包含直流的电磁暂态(EM TDC)仿真验证了该分析方法的有效性。     

复合光纤架空地线在不同接地方式下的放电路径选择特性

复合光纤架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)由于具有防雷和光纤通信功能,在交直流输电线路上得到了广泛应用。当前OPGW采用逐基接地而普通地线采用分段绝缘一点接地的接地方式,这种不平衡的接地方式使得OPGW更容易遭雷击而出现断股和掉线事故以致影响光纤通信。为此,采用缩微模型试验研究了OPGW和普通地线在全绝缘、分段绝缘一点接地和逐基接地等3种接地方式对放电路径选择特性的影响,试验结果表明,地线采用逐基接地时放电路径选择概率最高,而全绝缘时最低,试验结论和现场统计数据得到规律相符。为了降低OPGW遭雷击的概率,需要改变OPGW的接地方式或采取适当保护措施。     

Single‐phase to ground fault current distribution in transmission system based on the improved double‐side elimination method

In order to calculate the fault current distribution when a single‐phase to ground fault occurs in a transmission system with asymmetric parameters, this paper proposes an improvement on the traditional double‐side elimination method based on the phase component model. The improved double‐elimination method widens the range of the original method to the situation of multiple overhead ground wires and double power sources at both terminals. From the fault point, it divides the system into the left and right networks. Taking the left network as an example, the equations of all spans are formed. Then, the forward–backward recursive process of the theory is demonstrated. By optimizing the matrix calculation process, the calculation model for computers is formed, which can easily calculate the fault current on phase wires and overhead ground wires when a single‐phase to ground fault occurs. By comparing the results from this theory and the results from the EMTP simulation software, the correctness of the theory is established. Furthermore, in this paper we give a detailed discussion on the influence of tower grounding resistance and overhead ground wire operation mode on the fault current distribution. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

输电线路OPGW接地方式的分析研究

为了减少光纤复合架空地线(OPGW)中的电能损耗,针对目前普遍采用的OPGW逐基接地方式,分析和计算了逐基接地带来的电能损耗;试验说明了这种接地方式会使OPGW遭雷击的概率增大。根据OPGW逐基接地产生的问题,提出了OPGW经导弧间隙的接地方式,分析了导弧间隙应满足的技术要求及对线路运行的影响。研究结果表明,用导弧间隙接地方式代替逐基接地方式可有效解决OPGW的环流损耗和易遭雷击断股问题。     

光纤复合架空地线接地方式的改进

为减少OPGW逐塔接地运行时较大的电能损耗,可将OPGW的接地方式改进为分段绝缘单点接地或全绝缘。这需要在OPGW悬垂、耐张线夹中加装带放电间隙绝缘子,采用绝缘引下夹具和高压隔离绝缘光缆接续盒等特殊元件。为此,以一条500 kV同塔双回线路为例,采用改进的OPGW接地方式,通过分析计算在正常、故障、检修状态下相关的感应电压、电流等参数,给出了这些特殊元件的选型及组装方式。最后通过分析组成OPGW线路系统各元件的安全可靠性,说明采用改进的OPGW接地方式的系统可以达到与逐塔接地的系统相近的安全可靠性。因此改进OPGW的接地方式在技术上是可行的,对建设"节能型、环保型"输电线路具有积极意义。     

OPGW接地方式研究及分段绝缘方案设计

文章研究了国内外地线(含OPGW)4种组合接地方式,通过理论计算,OPGW采用单点接地或全线绝缘方式可大大降低电能损耗.采用一端接续塔OPGW全绝缘,另一端接续塔OPGW全接地的分段绝缘方案,可以结合使用普通OPGW接续盒和高压隔离绝缘光缆接续盒,技术经济性更优,对于输电线路节能降耗具有重要意义.     

复合阻抗对线路零序电流保护的影响

为了降低逐杆接地的光纤复合架空地线(OPGW)上的能量损耗,防止其因长期发热而迅速老化,同时保证线路遭受雷击和发生接地故障时OPGW的大电流迅速入地,可在OPGW与地间安装复合阻抗。为方便分析考虑复合阻抗全部导通和全未导通两种极限情况,利用卡松理论分析了复合阻抗安装前后输电线路的零序参数,并研究了220 kV输电线路零序参数的变化对零序电流保护的影响。分析表明,随安装的复合阻抗导通个数的增加,输电线路的零序阻抗趋于减小,零序电流保护的范围趋于增大,但一般不超过复合阻抗安装前的保护范围。     

换流站阀侧交流接地故障电流快速抑制方案

换流站阀侧交流接地故障下,故障点通过接地极与下桥臂组成故障回路,其故障冲击电流大,不能通过断路器切除。分析表明,接地极在对称运行时基本没有电流流过,并在单极架空线路故障和换流站阀侧交流接地故障中提供了故障回路。因此,接地极引入故障限流装置不仅对系统的正常运行没有影响,且能有效抑制单极故障电流和阀侧交流接地故障电流,降低对直流线路保护及换流站保护的要求。分析了阀侧交流接地故障下的故障电流组成,从供电可靠性、故障限流效果等方面分析了故障限流器引入接地极所具有的优势,提出了故障限流器分散组合式安装方法,利用电容器组与故障限流电感的组合投入,实现对回路中能量的吸收和故障电流上升率及峰值抑制的新型故障限流器拓扑结构。利用PSCAD/EMTDC平台搭建了双端柔性直流输电系统,仿真结果验证了接地极安装位置的优越性,并证明了新型故障限流器的有效性。     

750kV架空地线接地方式及损耗研究

随着电力需求的增长,电压等级升高,输送容量增大,地线感应环流损耗比例虽然不大,但总量却越来越大,造成运行费用的增加。笔者对多种750 kV架空地线接地方式下地线的感应电压、电流以及损耗进行了计算研究,并对系统产生过电压时地线的运行状况以及地线接地方式对系统过电压的影响进行了分析计算。结果表明:光纤复合地线(OPGW)采取分段绝缘一点接地时,地线电能损耗最小,电气性能最好;不建议OPGW采用全线绝缘或者全线绝缘首末两端接地这两种接地方式;地线的接地方式对线路过电压也有影响,其中采用分段绝缘一点接地方式时,线路过电压较高。