线路电压（精选9篇）
线路电压 篇1
0 引言
电压作为电能质量的一个重要评价指标,是保障供电服务的基本条件。但随着农村经济条件的改善,农民的家用电器近年来呈现快速增长的趋势,农村低电压问题已经成为影响居民生产生活用电的重大问题[1,2,3,3,5]。目前,在实际工作中对低电压的治理往往缺乏相关理论指导,对整个台区的线路进行大范围的改造更换,造成很大浪费。文献[6]指出负荷矩法可有效应用于低电压判别,从线路工程源头消除低电压。目前,关于负荷矩的研究较多关注其负荷中心的确定[7,8],如文献[7]在传统负荷矩法确定负荷中心的基础上,提出等效负荷矩的概念,以沿负荷中心到各负荷点的实际路径为等效负荷矩,计算确定负荷中心。
现有负荷矩算法需要收集同一时刻的大量负荷点的实时数据来计算末端电压,在目前情形下,这种数据很难收集[9,10],这也就限制了负荷矩算法的使用。本文基于几种典型的负荷分布形式,推导得到中压线路负荷矩与线路出口电流的数学关系式,避免了常规方法计算负荷矩需要收集大量数据的缺点。
1 基于负荷矩的线路末端电压计算
配电线路单线图如图1所示,设单位长度线路阻抗是z=r+jx,各个分支节点负荷是Sk=Pk+jQk。其中:Sk=Pk+jQk指的是一相负荷。
假定各段线路已经归一化,即已将不同型号线路根据电气参数相同原则等效转换到同一型号线路中。
第k段电压降为:
线路总压降为:
所以：
设定义线路总负荷矩为:
那么有
如果假定线路各段负荷功率因数相同,那么有:
从而有:
在线路各节点负荷功率因数都是cosφ的情况下,有:
2 首端电流与线路负荷矩的关系
设沿线路各处负荷电流密度是η(ζ),各处负荷功率因数都是cosφ,其中ζ是距离线路首端的长度,显然0≤ζ≤L。设始端电流幅值是I0,首端相电压是U0。
2.1 负荷均匀分布的情况
显然此时η(ζ)在平面直角坐标系中是平直的线段,不妨设η(ζ)=ηc。由:
得到:
则负荷矩为:
2.2 负荷沿线路均匀变化
设负荷密度增长率是k,始端负荷密度是η(0)=η0,显然末端负荷密度η(ζ)=η0+kζ。
根据出口电流I0和始端负荷密度η(0)=η0求解负荷密度增长率k。
求解负荷矩：
所以有：
下面计算2种极限情形。
(1)当始端电流密度为0。即η0=0,可得:
(2)当末端电流密度为0。根据0=η0+kL,即k=-,又由于,可得及。由此可得:
3 算例验证
3.1 算例介绍
利用仿真分析软件构建系统图,如图2所示,线路始端电压为10.5 kV,长度为12 km;线路型号LGJ-185,线路分成4段;r1=0.3Ω/km,x1=0.442Ω/km;总有功负荷为3.2 MW,负荷功率因数为0.92。
3.2 验证负荷均匀分布
3.2.1 软件计算结果
按照3.1节参数把线路录入仿真软件PF (Power Fact)中,仿真分析结果为:首端电流为0.224 kA,有功功率为3.5 MW,无功功率为1.7 Mvar,功率因数为3.5/(3.5^2+1.7^2)=0.9;末端线电压为9.234 kV,相电压为9.234/1.732 kV=5.331 kV。
3.2.2 基于出口电流计算结果
功率因数cosφ=0.9tanφ=0.484;始端相电压U0=10.5/1.732=6.06 kV。在实际计算中应用这种方法时,会通过采用线路出口的功率因数作为负荷功率因数的方法测算负荷矩,而线路出口的功率因数是容易获得的。所以,直接采用0.9作为负荷功率因数来计算线路负荷矩。
单相负荷矩为:
末端电压为:
仿真结果与本文计算结果差别为0.11 kV,误差率为0.11/5.33=2%,误差在可接受范围内。
3.3 验证负荷均匀增加
4个负荷参数设置为:Pb1=0.32,Pb2=0.64,Pb3=0.96,Pb4=1.20,功率因数均为0.92。
3.3.1 软件计算结果
软件计算结果是末端线电压为8.979 kV,相电压为8.979/1.732=5.184 kV。首端电流为0.212 kA,有功功率为3.4 MW,无功功率为1.8 MVar,功率因数为.
3.3.2 基于出口电流的计算结果
始端相电压:
U0=6.06 kV
单相负荷矩:
末端电压:
仿真结果与本文计算结果差别是:5.30 kV-5.18 kV=0.12 kV。误差率为0.12/5.18=2%,误差在可接受范围内。
4 结语
本文提出了一种基于线路首端电流的计算线路负荷矩的方法,该方法避免了常规方法计算负荷矩需要大量数据的弊端,可以根据线路出口电流计算得到线路的负荷矩,并进一步得到线路末端电压。经过算例验证表明,本文方法更加客观、精确,对提高负荷距计算精度具有重要意义。
参考文献
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[10]郑佩祥.基于归一负荷矩的配电网台区低电压治理研究[J].电力科学与技术学报,2015,30(2):80-86.
线路电压 篇2
摘 要 根据XLPE绝缘电缆用直流电压进行现场试验的经验，要求开发新的方法。现在有一种移动式调频串联谐振装置能够用交流电压进行试验，这意味着适用于塑料绝缘电缆敷设后的试验将有重大突破。配有经由户外和户内开关设备而接至电缆线路的连接线，以满足不同用户的要求。
数千米长的电缆线路具有大电容，例如10km长的110kV交联聚乙烯(XLPE)绝缘电缆，按其截面积的不同，电容可达2～3μF。如果在系统的频率(50Hz)下用交流电压进行现场试验，就需要很大的无功功率。如上所述的电缆，在160kV(2.5u0)下进行交流电压试验，则可能需要高达20MVA的试验功率。常规的交流电压试验设备(运行频率50Hz)的缺点在于其单位试验功率的重量较大，达100～200N/kVA，试验设备的运输很不经济，而且需要在现场提供相当大的电源。
众所周知，油浸纸绝缘电力电缆的现场试验一般都采用直流电压。试验时可以同时测量泄漏电流，由泄漏电流的变化或者泄漏电流与试验电压的关系，可用以判断绝缘状况。数十年对油浸纸绝缘电力电缆采用直流耐压试验的实践，已证明其作为现场定期预防性试验项目能得出满意的试验结果，这也就是充油和压气电缆用直流电压进行现场试验的理由。这个试验方法也同样用于高压XLPE绝缘电缆，它似乎是唯一可行的方法。
1 XLPE绝缘电缆线路用直流耐压试验的缺点
高压XLPE电缆线路的运行试验表明，现场采用直流耐压试验不能有效地检出有缺陷的XLPE绝缘电缆及附件。各国运行经验发现通过直流耐压试验的XLPE绝缘电缆及附件在投入运行后有击穿故障发生。
为此，CIGREWG21-09工作组(高压挤包绝缘电缆试验)于1984年向世界各国电缆制造商和电力公司调查，并组织进行模拟结构样品试验，进一步确认高压XLPE绝缘电缆采用直流耐压试验是不恰当的，其存在以下明显的缺点：
a)直流电压下绝缘电场分布与交流电压下电场分布不同，前者按电阻率分布，而后者按介电系数分布，尤其在电缆终端和接头等高压电缆附件中，直流电场强度的分布与交流电场强度分布完全不同。这往往造成交流工作电压下有缺陷部位在直流耐压的现场试验时不会击穿而被检出，或者在交流工作电压下绝不会产生问题的部位，而在直流耐压现场试验时发生击穿。
b)XLPE自身的固有场强高，要用很高的直流试验电压甚至严重损伤电缆才能检出。例如，20kVXLPE电缆绝缘的50%处有金属尖端，结果却在10U0的直流电压下才能使其击穿。再者，在接头内有金属尖端或密封电缆头周围有严重的缺陷，即使用12U0～16U0直流电压试验也不可能检出。
c)由于XLPE的高绝缘电阻和相应的空间电荷效应，尚不能排除在直流电压下会造成XLPE电缆绝缘非故意的预先损伤。直流耐压试验时形成的空间电荷，可造成电缆在投入交流工作电压运行时击穿，或附件界面因积聚电荷而沿界面滑闪。
2 调频串联谐振装置实例
传统的直流电压试验存在着严重缺点，必须寻求新的较为有效的试验方法。非常自然的`、符合绝缘机理的倾向，是采用交流电压试验方法，关键是要开发新型的交流电压试验设备。本文将详细介绍由西门子柏林电力电缆厂等研制的8MVA，160kV调频串联谐振试验装置。
2.1 移动式
调频串联谐振装置设计的首要目的是试验安全、简便和快速，整个试验设备均安装在低底架的大卡车上。最重的组件是电抗器，重156.8kN。车辆总重量约400kN。
2.2 试验电压连接线
电源电压经OHL门架的户外终端和变压器的输出端或气体绝缘开关(GIS)而馈电至用户的电缆线路。通常连接到试验设备的电抗器，包括可接至户外套管或试验电缆的插入式浇注树脂绝缘管。内部绝缘为SF6，以便能够快速、安全和干燥地装配。
1―带有固定电感的电抗器，并可改变电压输出;2―户外终端;3―已装在电缆盘上的试验电缆，带有符合IEC859的开关设备的密封终端;4―馈电连接电缆;5―SF6气体充气站;6―用液压驱动的起吊机;7―控制室;8―户外终端运输用的贮存器
2.3 户外套管
户外套管的户外部分有防水硅橡胶裙边，并模铸在耐压的增强玻璃纤维塑料支撑管上。户外套管的内部，导体是用交联聚乙烯绝缘并用硅橡胶电容式应力锥来控制场强。附加的内部绝缘为SF6。这种结构使安装比较容易，此外，试验也不会受天气的影响。
户外套管装在电抗器上，用柔软的铜导线接至被试电缆线路的户外密封终端。如果该铜导线很长或沿着曲折的途径，则应采用绝缘子来支撑。
2.4 GIS馈电的试验电缆
如果被试电缆和系统端接在GIS(气体绝缘开关设备)内，则电源馈电线可接至为试验而特殊安装的连接器壳体，壳体尺寸符合IEC859要求。
两端都有密封终端的试验电缆绕在电缆盘(安装在车上)上，而且可拉开至70m长。用电子器件控制电缆盘的传动机构使敷设试验电缆时达到灵活而且支撑牢固。用试验电缆可接至现场GIS附近的任何地方。
试验电缆的密封终端，与户外套管一样都是充以SF6气体，确保装配工作简易和安全。
2.5 初级电源的连接电缆
在大多数使用场合，试验电源均从用户的系统获取。根据被试电缆的长度和电容，视在功率可能需要达200kVA。但是，在很多的试验场合下，可能仅仅需要电源视在功率小于50kVA。为此，运输车还有装在电缆盘上的连接电缆，长度200m。
在所接入的电源负荷较大的场合或者馈电位置远离公用电源系统时，本移动式大容量调频串联谐振装置还添加有可灵活移动的发电机。
2.6 绝缘气体源的环境安全
运输车上有SF6气体充气站，提供所需的SF6气体以及充气至密封终端的真空和压力系统，并提供可排气和再充气5MPa的压力容器。
2.7 在运输车上起吊工作
户外终端或试验电缆密封终端安装至电抗器需要质量达100kg的起重机。起重机也安装在拖车上。这样，在用户的现场就可直接进行工作而不受其他任何辅助设备的限制。
在开始安装的时候，通常不可能与用户的电网相连接。因此，起重机由直流电动机液压驱动，直流电动机由拖车上的蓄电池供电。这样，进行试验的准备工作不会有任何延误。
2.8 设备控制和用户操作室
运输车是按成套移动式调频串联装置而设计的，适用于户外使用。因此，也装有宽敞的测试间。其内包括电子器件控制设备，计算机控制的联机装置以及容纳操作和观
察人员的足够空间。用户能在各种气候条件下从事试验，而且便于试验时做记录或试验全部结束后立即编写试验报告。
3 运行经验
本试验装置自研制成功后，已用于110kVXLPE绝缘电缆线路的现场试验，并取得初步有效运行经验。
自从以来，已在高压电缆线路进行交流电压试验。大约80%的试验连接是经由户外密封终端而进行的，约20%则是经由GIS开关装置进行。在已试验的电缆线路中，长度最长的约3.8km，最高试验电压为160kV，仅利用试验设备最大功率的50%。这意味着还可以试验更长的电缆线路。
经由户外密封终端可方便地把交流电压馈电至被试电缆线路。接线方式如图2所示。利用铜导线把电抗器的电压输出接至电缆密封终端。
4 结束语
用于长距离电缆线路的交流电压试验，需要相当大和重的试验设备。为此，以往的XLPE电缆都是采用直流电压试验。高压XLPE电缆线路的运行经验表明，采用直流电压耐压试验不能有效地检出XLPE电缆缺陷，特别是有缺损的XLPE电缆附件。这一点已取得国际共识，采用更有效的试验方法势在必行。
通过对工频串联谐振试验装置的研究和试制，已获得一种适合于XLPE绝缘电缆和附件的试验方法，即施加工频或接近工频的交流电压，在电缆及附件上产生的电场分布与实际运行工作电压下的电场分布相同，能够比较有效地检出XLPE电缆及附件缺陷，并逐步成为各国用作XLPE绝缘电缆线路的现场试验方法。
本文所介绍的新型调频串联谐振试验装置，是把供电电源、产生试验能量的主设备、连接至电缆线路的专用连接线和控制单元等所有组件全部安装在低底架的拖车上。这样就能机动灵活便于运作。迄今，最频繁使用的是把试验电压接至户外密封终端，也进行过把交流电压经由试验电缆而馈电至符合IEC859的GIS开关设备。运行经验表明，该装置的电气系统和连接技术两者的研制都是令人满意的，而且可对高压XLPE绝缘电缆线路进行既可靠又经济的交流电压试验。
综上所述，开发并应用适合现场试验的交流高压试验装置具有现实意义。我们要借助国外的经验，加强试验设备研制开发，加强试验技术的研究，希望高压XLPE绝缘电缆线路的现场试验会有突破性成就。
参考文献
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线路电压 篇3
关键词：农村；低压台区；末端线路；电压质量；农网改造；客户投诉
中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0127-03
封开供电局目前有农村低压台区936个，其中用户投诉电压偏低的台区共500余个，占53.4%。2011年影响客户满意度指标最大的问题是关于电压质量的投诉。江口镇六村台区低压线路末端用户聂先生多次投诉到95598客服，反映家中光管等家用电器无法正常使用，要求供电局立即解决。像聂先生这样的用户投诉电话非常之多，如果不妥善快速解决必然会影响供电局的客户满意度。目前解决改善农村低压台区电压质量，是封开供电局当务之急，但每年农网改造资金少，台区改造的费用逐年增大，在这种形势下，需要寻找一种快速解决农村台区低电压的方法。
1 10kV封川线六村台区末端的用户家中电压低，电器无法正常使用
10kV封川线六村台区末端的用户聂先生多次投诉反映家中电压低，供电所运维人员到用户家中进行电压的测量，测得电压仅为180V，电压不符合标准，用户家中光管无法启动。经测量六村台区变压器的低压侧首端电压：A、B、C三相均为235V，符合要求。用户聂先生距离台变的位置线路有1150m，已超出了《中国南方电网公司110kV及以下配电网规划指导原则》中“F类地区低压线路供电半径不超过500m”的要求，该台区低压线路主线线径为BLV-25、BLV-16等型号的导线。该问题属于一起农村台区因供电半径长、导线线径小而引起的线路末端用户电压偏低的典型案例。
2 通过有针对性地对低压主线进行局部改造，获得较好效果
2.1 一般经验做法主要采用的几种技术手段
2.1.1 做好低压线路动力用户的无功补偿。由于六村台区共有73个居民用户，7个小动力用户，月度台区的平均无功功率为4kVar，台区供率因素97.52%，线路无功补偿不是影响低电压的主要因素。
2.1.2 对配电变压器分接开关档位进行调整工作。经过测量，配变的首段电压是235V，符合《广东电网公司电力系统电压质量和无功电力管理办法》中“220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%”的要求。六村台区配变档位在Ⅱ档，无需再调整。
2.1.3 合理做好线路负荷不平衡的调整工作。根据农村台区用电负荷高峰普遍是在傍晚时段的特点，根据计量自动化系统获取某日负荷高峰期配变三相电流为：A相60A，B相58A，C相55A；三相负荷总体平衡。
2.1.4 判断变压器是否超载，及时更换配电变压器；在春节期间，原六村台区配变是50kVA，负债率达130%。在2012年4月份，按照配变的年度轮换计划已将配变增容换大为100kVA，6月份配变平均负载率为42.97%。
2.1.5 加快农网改造的升级力度，早日对问题台区进行全体改造，这也是解决农村台区低电压问题的最根本方法。根据六村台区的实际情况，拟采取拆分台区，采取缩短供电半径，更换台区低压导线以增大线路线径的办法进行。目前六村台区配变1台，100kVA，共有低压线路3km，台区线路进行整体升级，计划投入35万元，列入基建项目库等待批准改造。
采用上述的技术手段后，农网改造项目又处于立项当中无法开展，台区线路末端的电压低问题仍未解决，用户投诉95598次数增多，情绪急躁。考虑这种情况，运行单位决定对台区局部线路进行优先更换改造。
2.2 台区低压线路末端电压低的问题的原因分析
经过组织人员到现场的查勘六村台区低压线路，大台区线路结线图如图1所示。聂先生用户正处于台区低压线路的最末端（D处），用的是A相电。台区低压线路主线A-B段导线为BLV-25、50m，B-C段导线为×BLV-16、300m；C-D段导线为BLV-16、600m。用电压表实测UA=235V，UD=180V。用钳型电流表测得IA=65A，IB=55A，IC=8A。现场线路B-C段负荷较为集中（总共有39户），因为该段地方是村庄的中心，路边两侧都是新建的水泥楼房，各家用户家用电器比较齐全。
根据上述测得的数据按照欧姆定律可以计算各节点导线的大约电压损耗值：U△AB=IA×R=65×1.2×0.05≈4V；U△BC=IB×R=56×1.91×0.3≈32V；UCD=IC×R=8×1.91×0.8=12V；即理论上聂先生家中电压UD≈UA-U△AB-U△BC-UCD=235-4-32-12=187V。上述计算，可见B-C段的线路引起的电压损耗最大。
（注：+20。C时BLV导线最大直流电阻Ω/kVA，BLV-16：1.91；BLV-25：1.2；BLV-120：0.253。）
2.3 针对台区低压主线局部线路进行改造及效果
由于台区低压线路的导线线径小，自身的电阻率高，大电流经过时导线的电压损耗极大。因此要提高六村台区低压线路末端的电压，主要减少低压线路上的损耗，须更换大线径的导线。考虑到农网升级改造项目无法快速实施的问题，把该台区线路改造纳入配网修理项目中，限于资金问题，本次改造主要台区A-C段主线导线共350m进行由BLV-25、16更换为BLV-120导线，大大增加了导线线径。
台区的主线导线A-C段更换为BLV-120导线自后，同样按照上述的计算原理可得：U△AB=IA×R≈65×0.253×0.05=0.8V；U△BC=IB×R≈56×0.253×0.3=4V；UCD=IC×R≈8×1.91×0.8=12V；即理论上聂先生家中电压UD=UA-U△AB-U△BC-UCD=235-0.8-4-12=218V。
经过实地的工程勘查，本次改造工程共需要8m电杆1条、7m电杆1条，12×200穿杆螺丝2支，BLV-120型号导线1400m，120mm2铝接续管12支，120mm2铜铝线耳4只，16×120铝变径线夹12只，四位街码4套，膨胀螺丝10只，绝缘胶布若干。整个修理改造工程工期为2天，全部的改造材料及施工费用为2.2万元。
在工程实施后，六村台区末端的用户聂先生家中光管可以启动，家中电饭煲等电器也能使用了。在用电高峰期间实测聂先生家中UD为212V，线路末端电压已符合《广东电网公司电力系统电压质量和无功电力管理办法》中“220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%”的标准。
六村台区低压线路末端电压低的问题，通过有针对性地对负荷重的主线进行更换，增大导线线径，降低因导线自身电阻带来的压降的技术改造手段，提高末端用户电压的质量。从实际效果来看，改造满足了台区末端线路的用户的用电需求，用户对投诉处理表示非常满意，客观上也提高了局的客户满意度。从项目实施过程来看，由于项目纳入年度的配网修理项目，线路维修项目灵活性强，立项准备周期短，局部修理投资成本低。从长远计划来看，此次的局部更换低压主线，由BLV-35导线更换为BLV-120导线，导线线径满足未来10年该地区负荷发展的需求，日后再通过农网升级改造或技改、修理项目将台区剩下未改造的线路进行逐一改造，从而实现台区整体升级。
4 结语
根据多次的全局农村配变实地调研，封开局有接近500多个台区存在低电压问题，台区的主线普遍都是BLV-50、25、16等的导线，全部都需要进行台区整体升级改造，初步估计需要投入改造资金2亿多元，按目前每年基建资金可以改造40个台区线路的进度，问题台区全部解决需要10年。但供电局每年客户满意度考核要求越来越高，10年解决问题太遥远了，进一步解决电压质量问题已是封开供电局的当务之急。
对六村台区低压线路主线进行实地的负荷电压测量，进行分析，局部更换了负载率高的小线径导线，减少了低压线路的自身电压损耗，解决了线路末端用户的电压低问题。我局根据六村台区改造的经验，相继对半岗、大旺村委、扶来村委、大坦、竹围等20个用户投诉电压低的台区进行有针对性的局部线路更换改造，解决台区线路末端电压低困扰用户的实际问题，获得了台区用户的好评。
台区主线局部修理改造，是目前农网改造资金短缺的形势下的一种有效可行方法。每年省公司应增加配网修理及技改的资金进行台区低压主线的更换改造并集合农网升级改造项目，才能快速解决更多数量的低电压问题台区，解决用户的用电困扰，提高客户的用电满意度。
参考文献
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[3] 新亚电线、电缆技术参数[S].
作者简介：林友权（1985-），广东封开人，广东电网肇庆封开供电局助理工程师，研究方向：配电。
配电线路异常电压的保护研究 篇4
本研究有必要针对市面上电视家电、电脑照明等电器设备的耐突波与过电压的能力进行了解。帮助用户了解常见的保护手段和装置, 帮助用户选用性能较优的电磁开关来有效降低因过电压或电压复动所造成的电器烧毁事故。
1. 异常电压保护方式
配电线路因事故引起异常电压以致电压发生浮动现象, 造成用户的设备损坏事故, 因此需靠保护配电线路的电压变动进而保护电压表避免烧损。因基本动作的不同分为过电压检出与不足电压检出的欠电压两种。
1.1 过电压
当电压超过设定值时接点动作, 一般过电压的电压设定值设定在正常电压值之的1.1p.u。
1.2 欠电压
当电压低于设定值动作的电压, 主要用途为当电压过低时隔离的保护, 一般电压设定值为正常电压值的0.9p.u。
由于无法完全避免异常电压事故发生, 当短路事故发生时, 唯有靠保护正确与快速动作, 使故障区域隔离降低设备损害程度。过电流也急速透过比流器检出电路短路或过负载引起的过电流, 再依电流值之大小而动作的保护电驿, 当故障电流愈大时, 保护动作时间愈快, 过电流电驿中有瞬时要素及限时要素两种动作要素。瞬时要素为检出额定容量之500%~1500%时动作, 具有短时间时限特性;限时要素具有电流值大时动作快的反时限特性。当电流大于额定值1.1p.u即开始计时, 一旦过电流持续时间超过继电器;动作时间则继电器动作。
2. 常见的异常电压保护设备
2.1 无熔丝开关
无熔丝开关主要作用在于防止电路过载及短路。一般家庭普通使用的开关有闸刀开关、无熔丝开关、漏电断路器等。闸刀开关配置有保险丝, 当住户使用过多的电器时, 保险丝便会熔断而断电, 以免屋内电线超载而发火, 造成火灾, 因此当发生保险丝熔断要更换保险丝时, 要注意保险丝的容量, 不可任意加大, 甚至以铜线替代。无熔丝开关优点是省去保险丝, 同时不必因过载跳电而须每次更换保险丝的麻烦, 并可重复使用, 如有故障损坏, 住户可自行装设。
无熔丝开关的极数有1P (极) 、2P及3P三种, 一般选用无熔丝开关是以标示中的额定容量 (额定电流) 为主。在控制系统中的中地线, 不可单独使用无熔丝开关。连接无熔丝开关电路的导线安全电流不可小于无熔丝开关安全电流的额定容量。无熔丝开关的作动原理可分为热动式、热动电磁式及完全电磁式等3种:
(1) 热动式:当负载电流超过额定电流时, 双金属片因膨胀系数的不同, 呈现弯曲现象。进而触动额定元件, 打开接点, 中断电源的供给。因双金属片遇热弯曲是累积热的结果, 所以不适用于瞬间启断的短路保护, 只能做过载保护用。
(2) 热动电磁式:使用双金属片遇热弯曲的特性, 做过载保护, 原理同热动式;另以电磁场吸持的方式做短路保护, 当线路短路时, 因线路瞬时产生大电流, 磁场大可迅速吸引可动铁心, 以触动额定元件, 将负载电流切断, 达到短路保护的目的。
(3) 完全电磁式:是以电生磁动的方式同时做过载及短路保护。在过载时, 电流线圈产生的磁场尚不足以吸持可动铁片。但却能够克服油管内的弹簧及油的阻尼作用, 缓慢吸引油管内的可动铁心, 使可动铁心渐渐往电流线圈的中心移动, 造成磁路磁阻减少, 磁场逐渐加强, 直至有足够磁力吸引可动铁片, 触动额定元件, 启断负载电流。至于短路时, 因短路电流极大, 线圈磁场大。因此不用等油管内的可动铁心移入中心位置, 即具有足够的磁力直接吸引可动铁片, 触动额定元件, 启断负载电流。
2.2 突波吸收器
目前常用之电路保护元件, 如保险丝或是无熔丝开关的反应时间约在2毫秒 (ms) 之内, 但突波的产生却是以微秒 (ms) 的时间来计算, 两者相差1000倍以上, 在来不及反应的情况下, 突波所产生的能量就已损害电器产品。
一般家电产品内部只有简易的电源滤波器, 对于防突波能力相当差。而市面上的突波保护器价格又相当昂贵, 一般用户没办法负担。目前以UPS、突波吸收器、防突波延长线较被广泛使用。
2.3 突波保护器
突波保护器 (Surge protection Device) 是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置, 过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD。突波保护器的作用可避免设备或系统因瞬间突来的过电压损坏。
70%以上无法解释的电脑和电子设备故障皆因雷击和突波所造成, 雷击所感应的电压突波由直接雷击点传送, 范围可涵盖1km区域, 造成相当大的破坏。SPD可避免设备或系统因瞬间突来的过电压损坏。防雷击强度高, 具有高容量吸收能力。主要可分为以下3种类型:
(1) 限压型SPD:无突波时为高阻抗, 随着突波电流和电压的增加, 阻抗连续变小。通常采用压敏电阻、抑制二极体 (TVSS) 类SPD的组件。漏电流小, 反应速度快, 残压低。
(2) 电压开关型SPD (间隙放电器) :无突波出现时为高阻抗, 当出现突波电压时突变为低阻抗。通常采用放电间隙、充气放电管类SPD的组件。放电能力强。
(3) 组合型SPD:由电压开关型组件和限压型组件组合而成。综合限压型组件反应快及电压开关型组件放电能力强的特点。
2.4 电磁开关
电磁开关 (简称MS) 是由开闭电流的电磁接触器 (contactor) 和保护负载的热动过电流继电器 (Thermal overload继电器) 组合而成。交流电磁开关利用主接点来开闭电路, 用辅助接点来导通控制迴路。主接点一般只有常开接点, 而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点, 小型的电磁开关也经常作为中间继电器配合主电路使用。交流电磁开关的接点, 由银钨合金制成, 具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制电路的装置, 因此经常运用于电动机作为控制对象, 也可用作控制工厂设备、电热器和各种电力机组等电力负载, 并作为远距离控制装置。电磁开关具有可高频率的做电源开启与切断控制, 最高操作频率可达每小时1200次。而电磁开关使用寿命很高, 机械寿命通常为数百万次至一千万次, 电流寿命一般则为数十万次至数百万次。
交流电磁开关的动作动力来源于交流电磁铁, 电磁铁由两个山字形的幼硅钢片叠成, 其中一个固定, 在上面套上线圈, 工作电压有多种供选择。为了使磁力稳定, 铁芯的吸合面, 加上短路环。交流电磁开关在失电后, 依靠弹簧复位。另一半是活动铁芯, 构造和固定铁芯一样, 用以带动主接点和辅助接点的开关。电磁开关的工作原理可分为以下3种。
(1) 直热式:即电流直接通过双金属片, 利用双金属片受热会弯曲的特性, 推动绝缘板来启闭接点。
(2) 间热式:即电流通过电热丝时, 其产生的热量致使旁边的双金属片受热弯曲, 推动绝缘板来启闭接点。
(3) 混合式:即电流通过电热丝及双金属片, 两者同时产生的热量使双金属片受热弯曲, 推动绝缘板来启闭接点。
结语
线路欠相事故会造成过电压、以及过电流、雷击突波, 皆会对用户端设备造成严重的影响, 因此用电安全保护装置对于用户端来说是必要的, 能有效减少用户设备损坏。
参考文献
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[6]陈锦植.配电线路过电压保护研究[J].中国科技投资, 2013 (Z1) :74-75.
配电线路电压升高的原因及对策 篇5
1 造成配电线路电压升高的原因
(1) 高电压等级线路对低电压等级线路放电或因各种原因接触低压线路, 造成配电线路电压升高遂致居民家用电器损坏。如35 k V线路跨越10 k V线路、10 k V线路跨越380 V线路, 因电流过大或环境温度过高, 导线弧垂增大, 造成线间放电或接触。
(2) 因作业人员误操作造成配电线路电压升高。如误将220 V线路接入380 V线路造成居民家用电器损坏。
(3) 配电变压器内部中性线断开, 中性点偏移, 造成相线电压升高。目前配电变压器设计单位仍然采用中性线比相线截面积小的方案, 设计时忽略了相线和中性线短路等极端情况下, 会造成中性线烧断的可能性。
(4) 配电变压器中性线接线桩头铜铝设备线夹因电流过大或其他原因断开。除了铜铝设备线夹质量方面的原因, 造成铜铝设备线夹损坏的原因还有: (1) 采用三相四线制供电, 因三相不平衡造成中性线电流增大; (2) 因环境温度变化较大, 会造成铜铝设备线夹在铜铝接头处损坏; (3) 因安装不规范, 造成铜铝设备线夹接头处受力过大。
(5) 配电变压器低压引上线中性线截面积比相线截面积小。有些工程是按照《架空配电线路设计技术规程 (SDJ 206—1987) 》设计中性线, 往往按中性线截面积不小于相线截面积的一半设计。而《10 k V及以下架空配电线路设计技术规程 (DL/T 5220—2005) 》已要求中性线截面积应与相线相同。
(6) 在配电变压器低压侧不安装熔断器。在电流过大时, 相线不能断开, 而中性线反因电流过大断开, 造成配电线路电压升高。
(7) 因各种原因造成的架空配电线路中性线断开。如外力造成相线与中性线短路, 致中性线断开;中性线截面积比相线截面积小, 遇大电流时, 烧断中性线。
2 防范配电线路电压升高的对策
(1) 严格按照技术规程设计跨越线路, 加强线路巡视, 避免因高电压等级的线路对低电压等级的线路放电或两者接触。加强配电变压器高峰时段各相电流监视, 特别是中性线电流的测试, 避免中性线电流过大烧断中性线。
(2) 在订货时, 要求生产厂家生产的配电变压器内部中性线与相线采用相同材质和截面积。
(3) 对配电变压器中性线桩头的铜铝设备线夹尽量采用内丝螺旋式, 以增大接触面积, 减少发热;或采用平压式铜铝设备线夹与内丝螺旋式铜铝设备线夹共用, 并引两条中性线的方式加固。
(4) 按照《10 k V及以下架空配电线路设计技术规程 (DL/T 5220—2005) 》要求在配电变压器高、低压两侧均安装熔断器, 并采取重复接地。
浅析供电线路中的电压损失 篇6
电流通过导线 (包括电缆、母线) 时, 除产生电能损耗外, 由于电路上有电阻和电抗, 还产生电压损失。电压损失是指线路两端电压的代数差, 以△U表示, 则:
用△U表示电压损失如图1所示。图中首端电压和末端电压为U1和U2的矢量。
如以百分数表示, 则:
线路终端有一个集中负荷时, 供电线路的电压损失基本计算公式为:
式中, P为线路所输送的有功功率 (k W) , Q为线路所输送的无功功率 (kvar) , UN为线路的额定电压 (k V) , R为线路上的电阻, X为线路的电抗。应用此式时, P、Q、UN必须采用同一端的有功功率、无功功率、电压值。
从式 (3) 可知, 线路的电压损失可以分为2部分:一部分是有功功率在线路电阻R上造成的, 其表达式为PR/UN;另一部分是由无功电流由线路的电抗X引起的, 为QX/UN。110 k V及以上线路, X与R之比约为4~10, 所以电抗造成的电压损失占主要部分。电缆线路和低压配电线路上电阻的比重相对比高压线路大得多, 因此电阻R上的电压损失不可忽视。
2 产生电压损失的原因及电压调整措施
在线路上产生电压损失的直接原因是存在导线阻抗, 而引起电压损失较大的主要原因有: (1) 供电线路太长, 超出合理的供电半径。 (2) 用电的功率因数低。 (3) 线路导线截面太小。 (4) 冲击性负荷、三相不平衡负荷的影响。
供电系统采取的电压调整措施包括: (1) 合理减少系统的阻抗, 由于供电系统中的电压损失与系统中各元件包括变压器和线路的阻抗成正比, 因此可考虑减少系统的变压级数, 适当加大导线电缆的截面或以电缆取代架空线等减少系统阻抗, 降低电压损失, 达到电压调整的目的。但是增大导线电缆截面及以电缆取代架空线, 需要增加线路投资, 因此应进行技术经济分析比较, 合理时才采用。 (2) 合理改变系统的运行方式。在生产为一班制或两班制的工厂中, 工作班的时间内负荷重, 往往电压偏低, 因此需将变压器高压线圈的分接头调在-5%的位置上, 但如此一来, 一旦夜间负荷轻时, 电压就会过高。这时如能切除变压器, 改用与相邻变电所相联的低压联络线供电, 既可减少变压器的电能损耗, 又可由于投入低压联络线而增加线路的电压损耗, 从而降低过高电压。对于2台变压器并列运行的变电所, 在负荷轻时切除1台变压器, 同样可起到降低过高电压的作用。 (3) 采用无功功率补偿装置。系统中由于存在大量的感性负荷, 如电力变压器、感应电动机、高频炉、气体放电灯等, 因此系统会出现大量相位滞后的无功功率, 导致功率因数的降低和系统电压损失的增大。使之产生相位超前的无功功率, 以补偿系统中相位滞后的无功功率。这些专用于补偿无功功率的并联电容器和同步补偿机, 统称为无功补偿设备。因采用并联电容器补偿较采用同步补偿机具有更大的优越性, 所以并联电容器在工厂供电系统中获得了广泛的应用。但必须指出, 采用专门的无功补偿设备, 不但电压调整的效果显著, 而且还提高了供电系统的经济效果。
3 允许电压损失的范围及其应用
电压质量是电能质量的重要指标之一。当电压损失超过一定范围后, 用电设备端子上的电压不足, 这将严重影响用电设备的正常运行, 例如电压降低后将引起电动机的转矩大大降低 (感应电动机的转矩与其电压的平方成正比, 同步电动机的转矩与其电压成正比) ;电压降低也使白炽灯的光通量不足 (当电压降低5%时, 灯泡寿命减少18%) 。反之, 如果电压过高, 则引起电动机的启动电流增加, 功率因数降低;白炽灯寿命大为降低 (如果电压长期升高5%, 灯泡寿命将减半) 。所以要保证电气设备的正常运行, 必须根据线路的允许电压损失选择导线和电缆的截面, 或根据已知的截面校验线路的电压损失是否超出允许范围。一般线路的允许电压损失不超过5% (对线路额定电压) 。如果线路的电压损失值超过了允许值, 则应适当加大导线截面, 使之满足允许电压损失的要求。
现举例说明:中原环保王新庄水务分公司项目升级改造中, 根据需要需增加紫外消毒系统, 包括控制中心及720根灯管等的有功功率为P=240 k W, 负荷功率因数cosφ=0.8, 则tgφ=0.75, 无功功率为:Q=P·tgφ=240×0.75=180 kvar, 于是视在功率为:S=P/cosφ=240÷0.8=300 k VA, I=S/ (1.732UN) =300/ (1.732×0.38) =456 A。表1为芯线材质是铜芯时不同温度下绝缘导线的允许载流量。
因此导线C=185 mm2在30℃敷设时的I=458 A>456 A, 可选3 根185 mm2导线做相线。设备至变压器的距离L=0.3 km, 额定电压UN=380 V, 紫外消毒系统的供电线路负荷图如图2所示。
对于电缆线路每千米线路的电抗X0≈0.07Ω/km, 于是线路的电抗为:
X=X0·L=0.07×0.3=0.021
则:
对铜线导线的电导系数γ=0.053 km/ (Ω·mm2) , 则每千米线路的电阻为:
于是线路的电阻为:
则:
故:
所以, 紫外消毒设备能在额定电压下正常运行。
对于一般工业企业, 若其外部电源线路较长, 可按允许电压损失的条件选择, 然后再依据发热和机械强度的条件进行校验;对于企业内部6~10 k V线路, 因其线路较短、电压损失较小, 所以一般按照发热条件选择, 再依照其他条件进行校验;对于380 V低压线路, 虽然线路不长, 但因电流较大, 在根据发热条件选择的同时, 还应按照允许电压损失的条件进行校验。
4 减少电压损失的方法
要减少输电线路, 特别是高压输电线路的电压损失, 需减小线路的电抗值 (如采用分裂导线等措施) , 而减少线路传输的感性无功功率是最重要、最经济的方法, 其可尽可能避免无功功率的远距离输送。采用并联补偿电容器减少网路中的无功功率, 或采用串联补偿电容器以减少网路中的电抗器, 两者从理论上均能降低网路中的电压损失, 提高电压水平。前者的主要目的是提高功率因数, 而后者在经济上是不太合适的。
5 结语
要想长距离输送大容量的电能, 就必须提高配电电压, 因为输送一定的容量, 输电电压越高, 则线路电流越小, 可减少线路的初投资和有色金属消耗量, 因而是有效的节电手段之一, 这在世界各国已成为发展的趋势。
摘要：对电压损失的含义进行了界定, 分析了产生电压损失的主要原因及电压调整的措施, 并阐释了减少电压损失的办法。
关键词：电压损失,有功功率,无功功率,额定电压
参考文献
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线路电压 篇7
一、电压质量与线损的关系
式中:ΔP为线路传输的有功功率损耗 (千瓦) ;P为线路传输的有功功率 (千瓦) ;UN为功率线路的额定电压 (千伏) ;cosφ为功率因数;R为线路电阻 (欧姆) 。
由公式可知, 线损与电压的平方成反比, 提高运行电压可有效降低线路损耗。在线路配网中, 其线损除了线路损耗外, 还有配电变压器损耗。
二、选择合理的运行电压与配网损耗
合理的运行电压是指通过改变电网的无功功率平衡状况和利用变压器分接头位置的改变等手段, 使电压在允许偏差范围内, 达到配网的损耗最低。固定损耗与可变损耗相差较大时, 电压质量对线损存在影响。
㈠固定损耗小于可变损耗 线路和设备处于过负荷状态会造成实际线损和计算出的理论线损都比较高。根据可变线损与线路实际运行电压成反比的原理, 应适当提高线路电压水平, 当配电网的负荷损耗与空载损耗的比值大于表1数值时应提高运行电压进行降损。
式中:U1为调压后的母线电压 (千伏) ;U为调压前的母线电压 (千伏) 。
式中:ΔA0为调压前配网的空载损耗电量 (千瓦时) ;ΔAK为调压后配网的负载损耗电量 (千瓦时) 。
据有关资料介绍, 可变损耗占60%的配网, 当运行电压提高5%时, 其线损将低于1.48%。
㈡固定损耗大于可变损耗 线路和设备处于轻负荷状态, 线损较高, 根据变压器固定损耗与线路实际运行电压成正比关系, 宜适当降低线路的电压水平。当配网的负荷损耗与空载损耗的比值小于表2值时, 应降低运行电压进行降损。
在农村配网中, 由于空载损耗约占总损耗的50%~80%, 特别是在深夜, 因为小容量变压器的空载电流较大, 农村电力用户负载率较低, 线路的损耗 (固定损耗加可变损耗) 将降低3.58%, 此时适当降低配网的电压就成为降低线损最有效的途径。另外, 固定损耗大于可变损耗时, 电压过高会造成变压器、互感器等设备的励磁电流增加, 使设备运行绝缘损坏。
三、电压变化对配网线损的影响
㈠电压的变化范围过大 由于变电站及出线建设相对滞后等原因的影响, 配网线路缺少必要的电源支撑, 电压质量难以满足要求。当电网供电能力不足, 采取了降压供电, 或地区偏远, 使得损耗过多, 电压偏低;而当电网用电太少时, 又导致电压偏高。
㈡过载造成线损偏高 部分城网的线路由于线路线径偏小等原因导致线路最高负载超过安全载流67%, 有的线路负载甚至超过90%。
㈢末端电压低造成线损偏高 部分农村的配网线路由于供电范围大、供电半径长、线路迂回供电, 但大部分负荷距离变电站较远, 而存在电压降大, 末端电压低。
㈣连接小水电上网线路的线损异常高 部分连接小水电上网的10千伏配网线路挂网配电变压器的负荷轻, 但小水电的功率大, 造成上网穿越的功率损耗和电压降也大。
㈤功率因数较低的配网线损高 配网中电感性负荷增长速度较快, 配网的无功补偿设备容量严重不足, 配网无功损耗在总损耗中占的比例越来越大, 配网运行不经济, 电压质量也难以满足用户的要求, 直接导致了线损率的升高。
四、提高电压质量降低配网线损的技术措施
㈠加大配网建设和改造力度 配网建设应以变电站为中心, 根据变电站的布点、负荷密度和运营管理的需要划分成若干相对独立的供电分区。若随着负荷的发展有新的高压变电站出现, 则相关变电站供电分区应重新计算和调整, 所涉及的线路应根据供电范围进行相应的切改, 对负载情况不均衡、导线截面小、供电半径长及布局不合理等的线路, 必须进行改造, 缩短供电半径, 减少迂回供电, 使线路满足负荷需求, 同时平均负载率尽量均衡, 达到改善电压质量和降低线损的目的。
㈡提高变电站的母线电压质量 根据季节变化引起的负荷变化, 对变电站的主变压器进行适时适当调档, 同时增加有载调压变压器在电网中的比例, 实现有载调压主变压器的遥调功能, 使变电站主变压器能够随时根据电压的波动进行变压器的档位调整。对于暂时不能更新的无调压能力的旧式主变压器, 可以采用增加自动调压器的办法, 即对小水电站安装的限超压保护装置管理, 限制小水电站发电电压过高影响母线电压, 并对容量较大、上网电量多的小水电站必须要求假设专用线路, 从而减少小水电上网穿越的功率损耗。
㈢增装无功补偿装置, 减少电压的损耗 合理配置无功补偿装置, 改变配网的无功潮流分布, 减少无功电流的传输, 改善受电端的电压质量。
㈣安装馈线自动调压器, 提高线路电压质量 对于供电半径长、负荷重、首末端电压变化大的线路安装SVR馈线自动调压器, 解决电网线路负荷波动大、电压质量低、线损高的问题。自动调压器是一种可以自动跟踪输入电压变化而保证恒定输出电压的三相自耦式变压器, 它可以在20%的范围内对输入电压进行自动调节。在线路中端或者是线路的2/3处安装自动调压器可以使整条线路的电压质量得到保证;对负载较重的线路, 负荷较大引起线路压降大, 在线路中端加装自动调压器也可以改善整条线路的电压质量, 降低线路损耗。
五、结语
从目前市场经济和国民经济观点看, 电力系统的经济运作及电能生产、运输和消费都必须讲究经济效益, 所有的电能都要节约使用, 降低用电耗电量。通过在配电线路上增加低压无功补偿箱, 合理进行无功补偿, 以满足无功就地平衡的需求, 降低网损, 提高电压, 使电网运行更经济、可靠、稳定。
摘要：线损是电力企业的一项综合性技术经济指标, 电压是电能主要质量指标之一。本文介绍了电网电压质量与线损关系, 分析了运行电压对配网节能降耗的作用及产生的影响, 提出了提高电压质量降低配网线损的相关技术措施。
线路电压 篇8
1 切空载线路过电压产生的物理过程
切除空载线路情况下的简化等值电路为CT与Ls串联振荡电路, CT为线路对地电容, Ls为电源漏感与二分之一倍的线路电感之和。在开关中熄弧总是发生在电流过零时刻, 开关断开后, 线路电容上的电荷无处泄露使线路上保持残压, 但开关电源侧触头上的电压仍然按照电源余弦电势变化, 于是开关触头上出现了越来越高的恢复电压。
如果开关触头间去游离能力很强, 抗电强度的恢复增长很快, 则电弧从此熄灭, 线路就被断开, 无论母线侧还是线路侧都不会产生过电压现象。但若开关性能不佳, 则在恢复电压的作用下触头间有可能发生重燃。通常考虑最危险的过电压情况, 即重燃恰巧发生在恢复电压最高的时刻。
在电弧重燃瞬间, 电源电压Em突然加在CT与Ls组成的振荡回路上, 由于回路固有频率比工频大很多, 所以过渡过程为高频振荡, 忽略回路损耗引起的电压衰减, 振荡过程中线路上的电压最高值为:
过电压幅值=稳态值+ (稳态值-初始值)
在高频振荡过程中, 高频电路第一次过零瞬间发生熄弧。此后随着触头之间的距离越来越大, 恢复电压也越来越高, 如每隔半个工频周期重燃一次, 则过电压将按照3Em, -5 Em, 7 Em的规律变化, 但不会无限增大。
2 matlab仿真电路的设计
振荡电路仿真的关键在于适当选取各个R、L、C元件的数值以及采样时间等仿真参数, 本文采用电感参数为1e-8H, 电容参数为1e-3F, powergui模块中设置仿真类型为discrete, 采样时间为5e-8s, 整个仿真时间为0.05s。
本文设置Timer在0.001s时刻控制breaker断开, 但这时断路器并不会立即切断电路, 而是等电流过零时即0.01s时刻自然熄弧使电流为零。这时线路相当于一个孤立的电容, 电压保持在-Em。
电源电压在0.02s时刻达到正峰值, 断路器触头之间的电压差为2Em, 此时timer控制breaker闭合来模拟第一次重燃使电路导通, 高频振荡产生的过电压最大值为3 Em。随即timer在0.0201s时刻控制breaker断开, 由于电流为高频振荡电流, 在很短的时间内就能自然过零, 所以电路很快就被切断, 线路再次被孤立, 电压大致保持在3 Em。
高频电流周期很短, timer在0.0201s时刻控制breaker断开, 这时高频振荡电流已经过了5个周期, 而高频电流是逐渐衰减的, 所以在电路被切断时, 线路电压只能保持在2.9 Em。由于本文水平所限, 这里未能模拟出高频电路在第一次过零瞬间发生熄弧的情况。
同理, 在0.03s左右发生第二次重燃和第三次断弧, 高频振荡电压最大值接近-5Em, 在0.04s左右发生第三次重燃和第四次断弧, 高频振荡电压最大值大约在7 Em。
3 结论
该文利用matlab模块库搭建合理的切空线等值电路仿真模型, 通过软件仿真方法将切断线路空载过电压的发展过程中出现的数次断弧与重燃一一描述出来。仿真波形清晰明显, 数据结论与理论分析相吻合, 为进一步研究限制切空线过电压提供了良好的仿真基础。
参考文献
[1]杨保初, 刘晓波.高电压技术[M] (第二版) [M].重庆:重庆大学出版社, 2012.
线路电压 篇9
1 感应电压及感应电流理论分析
在2条或多条同塔或邻近平行布置的架空输电线路中，当某一回或几回线路停电后，它与相邻线路之间由于电容和电感的耦合效应，在停电的回路上将产生感应电压及感应电流[4]。如图1所示，A,B,C分别为运行线路的三相，a,b,c分别为检修线路的三相，CAa,CBa CCa和MAa,MBa,MCa分别为运行线路ABC三相与检修线路a相之间单位长度互电容和互电感，C0和L为检修线路a相单位长度对地电容和电感，l为线路长度运行线路各相运行电压、电流分别为UA,UB,UC,IA IB,IC。根据检修线路两端接地刀闸的4种不同状态[2]对检修线路a相感应电压和感应电流进行分析。
(1）检修线路两侧刀闸均不接地。则a相静电感应（容性）电压为：
由式（1）可知，容性感应电压与线路电容参数有关，由于线路运行电压变化很小，因此线路电容参数一定的情况下，容性感应电压与线路运行电压成正比，而与线路长度和输送潮流无关。
(2）检修线路一侧刀闸接地，另一侧不接地。则相接地端的静电感应（容性）电流和不接地端的电磁感应（感性）电压分别为：
由式（2）可知，电磁感应电压与线路电感参数有关，而且与运行线路电流（即输送潮流）和线路长度成正比。
由式（3）可知静电感应电流与线路的电容参数有关，而且与线路长度和运行线路的电压成正比，与运行线路的潮流无关。
(3）检修线路两侧均接地。则a相电磁感应（感性）电流为：
由式（4）可知，电磁感应电流与线路的电感参数有关，而且与运行线路的输送潮流成正比，与线路长度和运行线路的电压无关。
2 感应电压及感应电流的仿真计算
高压送电线路的电气参数（单位长度电阻R、电感L和电容C）与导地线的截面、布置及杆塔几何尺寸有关，因此对于同塔双回线路的感应电压、电流计算，关键在于建立正确的线路模型，文中介绍的ATP-EMTP,EMTPEEMTS,MATLABSimulink 3个仿真软件都有同塔双回甚至多回的线路模型，可以实现对同塔双回线路感应电压和电流的仿真计算。
2.1 ATP-EMTP仿真
ATP-EMTP在全世界拥有最多的用户，是目前国际上主流的EMTP程序[5]。ATP-EMTP配套有图形输入程序ATPDraw，目前最新版本是6.0。使用ATPDraw的LCC模型可以方便地构建同塔双回线路模型。LCC模型的Model选项卡主要有线路形式选择（架空线路Overhead Line或者电缆Single Core Cable）、集肤效应（Skin effect）、线路模型（Bergeron,Pi,Jmarti,Semlyen或Noda）、线路长度（Length）、大地电阻率（Rho）初始频率（Freg.init）、同塔线路的相数（#Ph，文中讨论同塔双回线路，填入数字6即表示双回路的6相导线）等。在LCC模型的Data选项卡依次填入线路相数（Ph.no.）、导线内外径（Rin、Rout）、直流电阻（Resis）、导线水平位置（Horiz）、垂直位置（Vtower）、中央档距高度（Vmid）、分裂导线数（NB）、分裂间距（Separ）、分裂角（Alpha）等，再点击“RunATP”，程序将自动生成该线路的R,L,C参数。
2.2 EMTPEEMTS仿真
EMTPE是由中国电力科学研究院系统所在EMTP基础上进一步研究开发改进而成，该程序新增了元件模型，同时采用了新的算法，以解决EMTP仿真中出现的问题。EMTS是与EMTPE完全兼容的图形化仿真平台，可实现电力系统仿真模型的图形建模、仿真计算。EMTPEEMTS的最新版本是2.0版。EMTS 2.0的线路模型的输入为全中文界面，参数输入简单直观，非常适合初学者。用户可以在线路模型图形化输入对话框的界面设置线路回数、线路长度、导地线直径、直流电阻、集肤系数、杆塔尺寸等数据。线路参数输入后程序自动生成线路结构参数表，再点击“生成模型输入数据”即可生成双回线路的R,L,C参数。
2.3 MATLABSimulink仿真
MATLABSimulink具有完整的专业体系和先进的设计开发思路[6]，每年的上、下半年各更新一次，目前最新版为2014b版。在MATLAB工作空间输入power＿lineparam命令即可进入线路模型参数输入工具的界面，输入的参数主要有导、地线的相数（Phase）、水平位置（X）、垂直位置（Y tower）、档距中央位置（Y min）、直径（outside diameter）、集肤效应（T/D ratio）、直流电阻（DC resistance）、分裂数（Number of conductors per bundle）、分裂角（Angle of conductor），参数输入完成后点击“Compute RLC line parameters”即可生成线路的R,L,C参数。
3 仿真算例分析
仿真计算的220 kV同塔双回线路参数如下：线路全长20 km且不换位，导线型号为LGJ-2×400，最大输送潮流520 MV·A。双分裂导线的分裂间距为500 mm，导线弧垂取15 m，大地电阻率取100Ω·m。线路采用π型模型，杆塔参数及布置如图2所示。
采用上述3种仿真软件计算结果如表1所示。
从表1来看，ATP-EMTP和EMTPEEMTS计算结果比较接近，MATLABSimulink计算值略偏大，计算结果的差异主要来自于软件算法的不同。
此外，通过改变线路长度和输送潮流可以看到感应电压和电流均按式（1—4）所述相应的正比规律变化，如图3—6所示。可见3种软件都能够正确实现同塔双回线路感应电压电流的计算。
4 结束语
采用3种仿真软件对220 kV同塔双回线路的感应电压和感应电流进行了计算。从计算结果来看，3种方法都能够满足工程实际计算需要，同时又有各自的特点和适用范围。ATP-EMTP是国际公认的电力系统电磁暂态分析的标准程序，计算结果权威，在电力系统领域有着广泛的应用和较高的认可度，该软件（包括ATPDraw的元件库及帮助文件）为全英文界面，对初学者入门有一定的难度，因此主要适用于英文基础较好且对电磁暂态理论掌握较为熟练的工程专业技术人员。EMTPEEMTS是中国电科院在EMTP基础上开发的全中文界面软件，上手较为容易，该软件以EMTP为核心，但在算法上做了一定的改进，计算速度和准确度都有所提高，其计算结果在国内电力系统领域也具有权威性，若以工程实际应用为主，推荐采用该软件MATLABSimulink虽不是电力系统专用软件，目前主要做为电力系统理论教学软件应用于高校电气专业但该软件模块搭建方便，界面友好，除了可以用Simulink对本文算例进行计算以外，还可以借助MATLAB强大的矩阵运算能力对同塔双回线路R,L C矩阵进行处理，通过编程计算感应电压和电流。该方法能够利用MATLAB提供的图形用户界面（GUI）改变线路长度、输送功率进行调试。因此，该软件且适用于对编程有一定基础的工程技术人员进行电力系统理论研究。
综上所述，ATP-EMTP和EMTPEEMTS是电力系统电磁暂态计算专用程序，在算法上进行了相应的优化，因此计算精度和速度均要略优于MATLAB Simulink，但后者的计算误差仍能满足工程设计的需要，同时MATLABSimulink的矩阵处理和可编程功能是其进行电力系统各种仿真的优势所在，因此在实际应用时应根据需要选择合适的方法进行仿真计算。
摘要：电网规模的不断扩大使得同塔双回甚至多回架设输电线路成为输电网的发展趋势,感应电压和感应电流是由2条或多条同塔或邻近平行布置的架空输电线路间的静电感应和电磁感应作用所产生,文中给出了同塔双回输电线路感应电压和电流的计算公式,对影响感应电压电流的主要因素进行了分析,介绍了仿真软件ATP-EMTP,EMTPEEMTS,MATLABSimulink在输线路参数计算中的应用,并对220 kV同塔双回线路感应电压和电流进行了计算,指出了各仿真软件的优缺点及其应用范围。
关键词：同塔双回,感应电压,感应电流,EMTP,MATLABSimulink
参考文献
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