四相架空输电线路的换位与参数研究安国

四相架空输电线路的换位与参数研究

四相架空输电线路的换位与参数研究 2011年12月09日 来源： 分类号：TM63　文献标识码：A文章编号：0258-8013 (2000) 03-0076-04STUDY OF TRANSPOSITION AND PARAMETEROF FOUR-PHASE OVERHEAD TRANSMISSION LINELIU Guang-ye（Dept. of Electrical Engineering, Hunan University,Changsha 410082，China）YANG Yi-han（Graduate School of North China Electric Power University, Beijing 100085，China）ABSTRACT：The transposition schemes of arbitrary arrangement four-phase overhead lines are discussed in detail, and the each sequence parameter calculation of the lines are also studied. In this paper, the conception of space electromagnetic field decoupling of square arrangement four-phase overhead lines is extended,it maks the analising very simple and clear. Moreover, the transmisstion power density of four-phase transmission lines are compared with three-phase transmission lines under the same condition of parameters, and the land occupied by four-phase system with unit capacity transmission power, is reduced by 29%～47%, compared with three-phase system.KEY WORDS：four-phase transmission; overhead transmission line; transmission line transposition ; transmission line parameter▲1　引言　　在1972年法国举行的第24届国际大电网会议上，美国学者H. C. BARNES与L. D. BARTHOLD首次提出了一个超出常规的输电方案，即采用多于三相的输电线路。其结果是［1］：(a)比三相改进了线路走廊的利用能力，因为在三相系统中，实质上约95%的电能只是在紧挨着金属导体约5%的空气体积中传输；(b)可以明显地减小导线的电位梯度；(c)更好地利用空气作为绝缘介质。此后，多相输电作为一种提高输送功率密度的重要方法，引起了众多电力研究者的重视［2～4］。进一步的研究与试验显示，多相输电线路运行的可闻噪声、无线电噪声、地面电磁场等环境指标均优于三相线路［5,6］。　　在研究三相变四相电力变压器［7,8］的基础上，曾首次论述了四相输电系统的基本特性［9］。四相输电方式的主要优点是：增加一相线路，空间电磁场分布更加均匀，输送容量增加，线路走廊反而减小，能提高线路的输送功率密度，节省输送单位容量的投资成本；四相线路是偶数相，对称性好，四相导线可以对称地悬挂在单柱杆塔的两侧，杆塔结构简单；四相线路可以采用两相邻相运行，可以提高输电系统运行的可靠性与暂态稳定性；四相输电线路故障的组合类型远远少于六相及以上多相输电线路，不会给故障分析、继电保护的设计与整定增加太大的困难。　　本文研究了四相输电线路任意排列的换位方案及其参数计算方法，比较了四相线路与三相线路的传输功率密度，为四相输电方式的杆塔结构研究、线路参数计算及经济性与可行性分析提供了重要的理论基础。2　四相架空线路的换位与参数计算　　下面仅讨论四相单根导线的情况，分裂导线与此类似。2.1　四相导线正四边形排列　　四相导线正四边形排列，不需换位，即可以保证四相参数平衡，如图1所示。图1　四相导线正四边形排列Fig.1　Four-phase overhead lines square arrangement　　设四边形的边长为m。根据文［9］分析，考虑四相电流对称及四相电荷对称的情况，因为a、c对角相导线构成的回路与b、d对角相导线构成的回路在二者的中心线正交，则由对角相构成的两个回路既没有磁场耦合也没有电场耦合。所以，计算每相线路的正序电感、电容及电晕临界电压采用的相间几何均距为Dm＝Dac＝Dbd＝m，其参数计算公式与三相完全相同，在此不再列出。　　比较一回三相线路，三相导线正三角形排列，正三角形的边长为m′，如图2所示。计算线路正序参数与电晕临界电压采用的相间几何均距为Dm＝m′。保证四相线路的参数、电晕临界电压与三相线路的参数、电晕临界电压相同，即二者的相间几何均距离相等。如果在相同的相对地电压下运行时，则四相线路的输送功率为三相的4/3倍，而前者的宽度仅为后者宽度的/2倍。故四相线路输送单位容量所占地面宽度为三相的(3/4)×(

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