广东电网有限责任公司东莞供电局，广东东莞，523000
摘要: 本文建立了结合分布参数和集中参数的联合电路模型，使得在考虑并联电抗器补偿和弧道电阻影响后的模型得以简化，从而推导出了在弧道电阻和有补偿情况下计算线路任意点的潜供电流的公式。依据该公式对我国淮南到上海沪西特高压输电线路的潜供电流进行了计算，并与文献[1]中基于集中参数的计算结果进行了对比分析。
关键词: 潜供电流；分布参数；联合模型；弧道电阻；
0 引言
输电线路发生单相接地故障后，尽管线路两侧断路器断开，但是由于故障相和健全相之间的电容和电感耦合，使得故障点的接地弧道中仍有电流流过，此电流称为潜供电流。如果潜供电流不能及时熄灭，将使自动重合闸操作失败，影响供电安全和系统稳定。
目前，潜供电流的分析方法主要有两种：集中参数法[1-4]和分布参数法[5]；集中参数法分析过程简洁易懂，可以快速估算短距离输电线路潜供电流，但是对于潜供电流电感分量只能给出两端的近似计算公式；分布参数法计算精度高于集中参数模型，可计算线路任意位置故障的潜供电流电感分量，但对于线路有并联电抗补偿或者考虑弧道电阻后，其微分方程将极其复杂，难以分析计算。
本文以淮南-上海特高压输电工程为算例，结合分布参数和集中参数模型，推导出线路任意位置故障后潜供电流计算公式，计算其考虑补偿方式和弧道电阻后的潜供电流大小，并与文献[1]中的计算结果对比分析。
1 基于分布参数的潜供电流计算公式
1.1 潜供电流表达式：
为了简化计算对无并联电抗器线路潜供电流的计算，作以下假设[6]：
（1）输电线路的中性点直接接地，当一相故障切除后，其它工作的两相之间仍保持；
（2）忽略输电线路上的电阻和电导；
（3）忽略完好相商的自感和对地电容，且完好相上的各点的电流和电压均保持恒定；
在上述条件下，作出故障相C相单相接地时线路分布参数的单元等值回路如图1所示：
由戴维宁等效定理和诺顿等效定理，得出健全相等值相电压为：，式中分别为健全相A、B相的相电压；健全相等值相电流为：，式中分别为健全相A、B相的相电流；健全相对故障相的单位长度相间等值电容。
为距离线路首端的长度，由此。列出输电线路的传输方程：
1.2 基于分布参数和集中参数的等效电路
采用分布参数模型计算潜供电流时，如果考虑弧道电阻的影响，其微分方程的边界条件需要修改，故障点处的电压，若再考虑补偿方式的影响，其两端的边界条件也需要修改，这些势必造成公式推导复杂，所以为了分析方便，在分布参数的基础上，结合集中参数，简化出等效模型。
由上述潜供电流的表达式可知潜供电流分为容性分量和感性分量，且每一分量可分解为和两部分，这为基于分布参数的等效电路提供了可能。基于分布参数的相间等效容纳为：
对于电力线路而言，传播系数约等于/km，且在实际特高压输电线路中，尽管输电距离可以达到上千公里，但是途中设有电压支撑点，使得线路被分割成若干段，，这意味着当比较小时,。因此上述分布参数模型在“短”距离输电线路中可退化为集中参数模型。
1.3 弧道电阻和补偿方式
（1）弧道电阻
弧道电阻是影响潜供电流的重要因素之一，其受气象、环境等条件影响，数值变化范围在几欧姆到上百欧姆之间波动。由于无法模拟其可变过程，所以计算时，弧道电阻一般采用杆塔的工频接地电阻[7]，特高压线路杆塔的工频接地电阻一般在10~30之间。
（2）补偿方式
对于潜供电流，我国大多采用并联电抗器加中性点小电抗的方式进行抑制。设、分别为并联电抗器即中性点小电抗的电感，其等效到输电线路侧的相间电感和对地电感分别为[8]：
2算例分析
本文算例采用文献[1]中提供的淮南-上海特高压工程的数据，该输电工程有四个变电站，淮南站为送端，沪西站位受端，皖南、浙北站为两个电压支撑点。该工程输电距离全长642.5km，均为同塔双回结构。淮南-皖南单回输送功率为2300MW，A相相电压为607.95KV，功率因数取0.9，单回线路相电流为700A，健全相等值电流：A，单位相间等值电容：，对地电容，单位长度线路电感，两端有补偿时：相间等值电感，对地等值电感，弧道电阻 ；传播系数。
根据本文推导的公式，分别计算不补偿和两端补偿情况下的容性和感性潜供电流，计算结果见表1：
由上表中的计算结果可知，无补偿时，潜供电流的容性分量占主要部分；有补偿时，由于一般按照相间电容全补偿的原则，所以潜供电流电容分量趋近于零，此时电感分量占主要部分。潜供电流的容性分量的大小和相位与故障点位置无关；感性分量与故障点位置有关，故障点在线路两端时，感性分量最大，并且方向相反，故障点在线路中点时，感性分量为0。除此之外，利用本文提出的结合分布参数和集中参数的模型计算出来的潜供电流相比于文献[1]更为精确，尤其是对于潜供电流的感性分量描述的较为详细。
3 结束语
（1）线路无补偿时，潜供电流容性分量远大于感性分量，起主要作用；有补偿时，由于按相间全补偿原则选择小电抗，所以容性分量很小，感性分量起主要作用；两端无补偿时，感性分量比两端补偿时小；
（2）线路有补偿时，潜供电流以线路中点为中心，两侧等距离处大小相等；距中点越远，潜供电流越大。无补偿时潜供电流与故障点的关系比较复杂，但可以确定潜供电流的最大值出现在线路两端，且中点处只有容性分量。
（3）弧道电阻越大，潜供电流越小，越有利于熄弧。
（4）集中参数模型可以适用于短距离输电线路的潜供电流估计，但是目前我国正在大力发展特高压输电，其输电距离、输电容量日益增大，因此有必要采用更为精确的基于分布参数的联合模型，从而选用合适的补偿方式，以保障电力系统的稳定运行。
参考文献
[1]李召兄, 文俊, 苗文静, 等.特高压输电线路潜供电流的计算分析[J].现代电力, 2010, 27(1).
[2]鲁炜, 靳希. 固定串补线路的潜供电流分析及抑制[J]．高电压技术，2007，33(7)：49~51.
[3]孙秋芹, 李庆民, 吕鑫昌, 王冠, 李庆余. 特高压输电线路潜供电弧的物理模拟与建模综[J]．电网技术，2011，35(2)：7~12.
[4]池磊. 500kv紧凑型线路潜供电流分[D].重庆：重庆大学，2013.
[5]张惠勤. 电力系统规划与设计[M].西安交通大学出版社.
[6]韩彦华, 施围. 用二次模方法计算潜供电流[J]. 高压电器, 1999(4)：33～36.
[7]商立群，施围．超高压同杆双回输电线路中熄灭潜供电弧的研究[J]. 电力系统自动化，2005, 29(10): 60～63.
作者简介：
邱晓丽（1982-），女，广东东莞，工程师。主要从事500kV变电站及巡维中心运行技术管理工作，Email：qiuxiaoli@163.com。
论文作者:邱晓丽
论文发表刊物:《电力技术》2016年第4期
论文发表时间:2016/7/23
标签：电流论文; 线路论文; 参数论文; 分量论文; 电阻论文; 电感论文; 故障论文; 《电力技术》2016年第4期论文;