【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 率下的單位長(zhǎng)線路的電阻、電感、電容，l是線路長(zhǎng)。在進(jìn)行線路穩(wěn)態(tài)計(jì)算時(shí)，應(yīng)用形電路模型可以精確的模擬通常長(zhǎng)度（100~200km以下）的線路。而進(jìn)行線路的暫態(tài)計(jì)算式，要應(yīng)用形電路模型必須滿足：裁斷頻率遠(yuǎn)大于線路暫態(tài)現(xiàn)象的基本頻率，其中由形電路模型的L，C決定。因此可以通過將多條短距離（線路距離用上面條件計(jì)算得到）的形電路串接來對(duì)長(zhǎng)線路進(jìn)行模擬。其中，線路暫態(tài)的裁斷頻率和基本頻率的計(jì)算式為： ()：末端開路：末端經(jīng)阻抗接地 ()：末端短接式中，是線路長(zhǎng)度，是傳播速度（km/s），是傳播時(shí)間（s）。雖然用形電路模型可以準(zhǔn)確的模擬線路穩(wěn)態(tài)及工頻的暫態(tài)計(jì)算，但由于形電路模型中無法模擬頻率相關(guān)線路參數(shù)，而且集中參數(shù)還會(huì)產(chǎn)生虛假振蕩，串接之后求解也比行波理論的計(jì)算方法復(fù)雜而且計(jì)算量大，因此一般不應(yīng)用于線路的暫態(tài)計(jì)算。帶集中電阻的恒定參數(shù)無損線路模型也可以成為Bergeron模型或Dommel模型。這個(gè)模型在模擬換位線路時(shí)也可以稱為Clark模型，在模擬不換位模型時(shí)也可以稱為KClee模型。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，由于線路上的串聯(lián)電阻不能夠忽略，而并聯(lián)電導(dǎo)可以忽視，所以可以用幾個(gè)集中電阻來等值模擬線路，而其他部分則視作無損導(dǎo)線，經(jīng)驗(yàn)表明這種模擬方法是合理的。在EMTP中，使用3個(gè)集中電阻來模擬線路，兩端的電阻值為R/4，中間的電阻值為R/2。此時(shí)在線路中必須滿足的條件才能得到準(zhǔn)確合理的結(jié)果，此處Z為波阻抗。如果不滿足這個(gè)條件，則必須縮短每個(gè)模型的長(zhǎng)度即增加線路的段數(shù)。用集中電阻來模擬線路時(shí)，并沒有考慮線路參數(shù)的頻率相關(guān)性，線路參數(shù)默認(rèn)按照基本頻率計(jì)算。在無損線路上使用等值形電路，在消去內(nèi)部節(jié)點(diǎn)后，可得到等值形電路的參數(shù)。 () ()式中，為線路單位長(zhǎng)電阻；為每段傳播時(shí)間，和為線路單位長(zhǎng)電感和電容；為線路總長(zhǎng)度；為波阻抗。圖 Semlyen模型Semlyen模型是考慮頻率相關(guān)性的線路模型。由于提高計(jì)算精度需要調(diào)整收斂的設(shè)定，沒有采用頻率相關(guān)特性的轉(zhuǎn)換矩陣，因此Semlyen模型對(duì)垂直排列的不換位線路和地下同軸電纜模擬的計(jì)算結(jié)果不夠精確，甚至在計(jì)算接地故障引起的過電壓時(shí)還會(huì)惡化，同時(shí)Semlyen模型的穩(wěn)定性較差。 。不同于Semlyen模型，而且對(duì)的近似有理函數(shù)通過網(wǎng)絡(luò)表達(dá)，因此暫態(tài)計(jì)算很穩(wěn)定。 由于在計(jì)算接地故障過電壓、交流疊加過電壓或者電纜過電壓時(shí)（模擬時(shí)間較長(zhǎng)），轉(zhuǎn)換矩陣的頻率相關(guān)性不能被忽略，通過卷積積分計(jì)算來模擬轉(zhuǎn)換矩陣的頻率相關(guān)特性，但是由于轉(zhuǎn)換矩陣的頻率響應(yīng)變化表現(xiàn)出一定的振動(dòng)性，而不是像與一樣單調(diào)變化，應(yīng)用較少。 Noda線路模型Noda線路模型在理論上是最嚴(yán)密的線路模型，因?yàn)镹oda線路模型不是通過相模變換，而是直接在相域模擬考慮頻率相關(guān)特性的線路模型，但這樣使得計(jì)算量極大，計(jì)算過程十分復(fù)雜，因此穩(wěn)定性也較差。由圖可得，電容矩陣與電位系數(shù)矩陣互為逆矩陣，因此可對(duì)求逆得： ()， () ()其中，——導(dǎo)線i離地高度（單位：m） ——導(dǎo)線i的半徑（單位：m） ——導(dǎo)線i與目標(biāo)導(dǎo)線j鏡像之間的距離（單位：m） ——導(dǎo)線i與目標(biāo)導(dǎo)線j之間的距離（單位：m）——自由空間的介電常數(shù)，同理可得，單位長(zhǎng)電感矩可表示為： () ()其中：——自由空間磁導(dǎo)率，但在實(shí)際情況中，趨膚效應(yīng)和土壤的影響一直存在，導(dǎo)線總會(huì)產(chǎn)生損耗。因此，在有損情況下一般將長(zhǎng)電感矩陣與長(zhǎng)阻抗矩陣一起計(jì)算。 架空線阻抗利用Carson公式對(duì)空中平行架空線的單位長(zhǎng)自阻抗和互阻抗進(jìn)行求解，得到的結(jié)果精度較高。如圖21所示的架空線，用Carson公式分別計(jì)算其單位長(zhǎng)自阻抗及互阻抗可得 () ()式中J為無窮限積分 () ()Carson公式計(jì)算出的結(jié)果雖然較準(zhǔn)確，但其計(jì)算由于無窮限積分的存在變得十分復(fù)雜。： ()其中，透射深度， 土壤電阻率（單位：） ()其中， A分裂導(dǎo)線的橫截面積（單位：）L導(dǎo)線長(zhǎng)度（單位：m）每束導(dǎo)線中分裂導(dǎo)線的數(shù)目，并最終導(dǎo)致雙極相繼閉鎖。云廣工程在設(shè)計(jì)時(shí)并沒有考慮到線路之間存在如此大的電磁耦合關(guān)系，控制保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也只是基于本極的電流電壓變化特性，并沒有考慮到對(duì)極故障對(duì)本極造成的干擾。所以我們就成功進(jìn)入了對(duì)直流線路故障的電磁耦和模型與分析的論題中。這一章我建立了直流線路的極線的電磁耦合模型，通過對(duì)電與磁的基本物理關(guān)系式的應(yīng)用與推導(dǎo)我建立了電磁耦合的基本模型然后再具體一點(diǎn)對(duì)同塔并架直流線路電磁偶合模型進(jìn)行了建立和分析，最后就是建立直流輸電線路電磁暫態(tài)耦合的機(jī)理與計(jì)算分析通過這些我就算是開始了對(duì)云廣工程在設(shè)計(jì)時(shí)并沒有考慮到線路之間存在如此大的電磁耦合關(guān)系，控制保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也只是基于本極的電流電壓變化特性，并沒有考慮到對(duì)極故障對(duì)本極造成的干擾，的問題進(jìn)行研究和解決的分析和解決的道路上來了。第三章 平行架設(shè)輸電線路故障時(shí)不同回路間的電磁耦合特性 前言同塔多回輸平行電線路的最大特點(diǎn)是除了本回線的相間耦合作用，還存在不同回路之間的線間耦合作用. 大大增加了線路故障分析的難. 針對(duì)目前敵國已經(jīng)普遍布的同塔雙回線路. 基于穩(wěn)態(tài)計(jì)算和故障分析的需要，當(dāng)前已有眾多學(xué)者對(duì)其參數(shù)解耦方法及序分量特征進(jìn)行研究. 并取得了一定的成果. 文獻(xiàn)提出了同桿雙回線路六序分量法，文獻(xiàn)提出了類對(duì)稱分雖變換、類clark 變換種類karranbaue變換，. 其12 條線路之間都存在互感和電容 且由干線路的排布方式使得各回線間互感和電容不完全相等，文獻(xiàn)出了同桿4 回線12 序分量法，但此方法是在假設(shè)所有回路線間互阻抗相等的前提下提出的，對(duì)照實(shí)際四回線路桿塔結(jié)構(gòu)及線路架設(shè)情況. 可以看出不同回線間的線路互阻抗不相同. 故12 序分量法無法應(yīng)用于實(shí)際線路. 因此. 目前還沒有針對(duì)同塔四回線參數(shù)解耦的通用方法出現(xiàn)。本章對(duì)同塔四回線的桿塔結(jié)構(gòu)及線路架設(shè)方案進(jìn)行了研究，總結(jié)了同塔四回線各序量特征及物理意義， 為同塔四回線路的故障分析及繼電保護(hù)的研究提供了理論基礎(chǔ). 極線之間的耦合云南送電廣東同塔雙回直流輸電工程采用兩回177。500 kV 直流同桿并架方式。兩回直流共起點(diǎn)、共落點(diǎn)、共換流站、線路共桿、共用接地極，直流輸電容量 2 x 3200MW，直流線路長(zhǎng)度 2 x 1286 km。每個(gè)177。500 kV 系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行，又可聯(lián)合同步運(yùn)行。在本節(jié)中。 同塔雙回直流輸電系統(tǒng)接地故障計(jì)算模型 同塔并架下同一個(gè)塔上不同線路之間的耦合同塔并架下同一個(gè)塔上不同線路之間的耦合會(huì)長(zhǎng)生感應(yīng)電流感應(yīng)電壓2種。當(dāng)導(dǎo)線上流過變化的電流時(shí)，在其周圍產(chǎn)生一個(gè)變化的磁場(chǎng)，如停電線路與其交鏈，則會(huì)在停電線路上感應(yīng)出一個(gè)縱電勢(shì)，沿導(dǎo)線方向分布，根據(jù)停電導(dǎo)線對(duì)地絕緣程度的不同而對(duì)應(yīng)不同的對(duì)地電位。這種由于導(dǎo)線間的感應(yīng)效應(yīng)耦合而產(chǎn)生的結(jié)果稱為電磁感應(yīng)。其大小決定于導(dǎo)線之間存在的電容耦合效應(yīng)，現(xiàn)在以安徽省500kv平西5312線路為例進(jìn)行建模仿真。，其中20km與平肥5302線為同塔雙回路不換位，建立模型時(shí)只考慮同塔部分。 。導(dǎo)線規(guī)格是4XLGJ630/45型港芯鋁絞線，子導(dǎo)線按正方形四角布置，最下層導(dǎo)線離地高度平均33m，架空線離下層導(dǎo)線26m，導(dǎo)線弧垂約10m，土壤電阻率取平均100m。電源模型使用EMTDC軟件內(nèi)部提供的發(fā)電機(jī)模型，電源與地網(wǎng)相連，電源頻率50HZ最大輸出功率1200MVA。圖 電源模型圖平肥5302線運(yùn)行，平西5312線兩端分別模擬兩端不接地、一端接地和兩端接地 3種運(yùn)行方式。根據(jù)參考文獻(xiàn),在兩端不接地情況下，線路感應(yīng)電壓Ui以靜電感應(yīng)為主：在一端接地，一端不接地情況下，接地端接地電流 。以靜電感應(yīng)為主，不接地端電壓UP以電磁感應(yīng)為主：兩端接地情況下，線路感應(yīng)電流I以電磁感應(yīng)為主。 平肥5302線空載運(yùn)行時(shí)，平西5312線感應(yīng)電壓和電流的計(jì)算結(jié)果見表 1, 計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)平肥5302線空載時(shí)，,靜電感應(yīng)電流大約2A，電磁感應(yīng)為3V，耦合類型A相B相C相靜電耦合US/KVIS/A22電磁耦合Ue/V332Ie/A 平肥5302線空載運(yùn)行時(shí)平西5312線感應(yīng)電壓和電流平肥5302線負(fù)荷為1200MW運(yùn)行時(shí)，計(jì)算以上同樣的數(shù)據(jù)。計(jì)算表明，與5302線空載時(shí)相比，靜電感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流不變，電磁感應(yīng)電壓和電流增加。,圖中顯示靜電感應(yīng)電壓和電流基本保持不變，不受負(fù)荷影響。耦合類型A相B相C相靜電耦合Us/kvIS/A22電磁耦合UE/V13335301234Ie/A2088216 平肥5302線負(fù)荷1200WM時(shí)平西5312線感應(yīng)電壓和電流 結(jié)論同塔雙回500kv輸電線路由于電磁和靜電耦合，當(dāng)兩條線路運(yùn)行時(shí)會(huì)與兩條線路上產(chǎn)感應(yīng)耦合電壓和電流。 基于EMTDC、RTDS的同塔并架直流線路故障過程的電磁耦合機(jī)理仿真同塔架設(shè)直流線路間存在電磁耦合，但各級(jí)導(dǎo)線間的電磁偶和關(guān)系不會(huì)給直流系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響，只有當(dāng)直流線路發(fā)生接地故障等情況下，故障產(chǎn)生的暫態(tài)分量會(huì)因電磁耦合的關(guān)系及線路參數(shù)不平衡等原因影響到其他正常運(yùn)行的級(jí)導(dǎo)線。為此，首先對(duì)直流調(diào)試時(shí)直流線路故障和丟失脈沖試驗(yàn)對(duì)同塔架設(shè)直流的影響進(jìn)行分析：其次，利用EMTDC建立同塔雙回直流輸電研究模型，在重現(xiàn)直流線路故障和丟失脈沖試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，深入分析直流一極線路故障導(dǎo)致健全極發(fā)生換相失敗和直流丟失脈沖故障導(dǎo)致直流發(fā)生換相失敗的原因。，采用EMTDC建立了同塔雙回直流輸電系統(tǒng)研究模型，詳細(xì)模擬了同塔雙回直流線路、HVDC換流器和換流變壓器和交/直流濾波器等。系統(tǒng)基本條件為：177。800KV直流雙極額定容量500萬千瓦，177。800KV直流雙極額定容量500萬千瓦。模型詳細(xì)模擬了交/直流濾波器，直流控制特性與工程實(shí)際保持一致；直流線路均采用頻率相關(guān)模型，同塔線路1373km云南廣東圖 同塔架設(shè)直流的示意圖 schematic of double circuit HVDC C1—云南極Ⅱ?qū)Ь€； C2—廣東極Ⅰ導(dǎo)線； C3—云南極Ⅰ導(dǎo)線；C4—廣東極Ⅱ?qū)Ь€； G—地線； 對(duì)地距離均為懸掛高度；大地平均電阻率ρ=100*m； 圖中線路單位均為m。 geometry structure of double circuitTransmission lines項(xiàng)目導(dǎo)線型號(hào)外徑/cm直流電阻分裂間距/cm塔上懸掛高度/cm弧垂/m大地平均電阻率線路架空線4ACSR720/50GJ100501814 177。800kv直流線路桿塔的導(dǎo)線和地線參數(shù) parameters of conductor and ground wire for 177。800kvDC line為分析同塔架設(shè)直流間的互相影響，在電磁暫態(tài)程序中建立起了云南、廣東直流系統(tǒng)詳細(xì)模型，