南方能源建设
SOUTHERN ENERGY CONSTRUCTION勘测设计
Survey ZDesign
DOI： 10 . 1 6516/j . gedi. issn2095-8676. 2017 . 01. 010
基于EMTP的高压输电工程电磁暂态研究
单蒙，刘为雄
(广东天联电力设计有限公司，广州51〇663)
摘要：重点关注了同塔双回架设线路的感应电压及感应电流问题，采用电磁暂态仿真程序ATP-EMTP,建立了某500
JV电厂接入系统工程的系统元件模型，仿真计算了建成投产后电厂一城西站双回500 kV线路三相电压、电流的不平
衡度以及线路感应电压、和感应电流的情况。根据仿真计算结果可知，在本工程推荐的线路相序及换位条件下，线路 三相电压、电流的不平衡度均满足国标要求；线路侧接地刀闸感应电压在该研究结果的基础上提高50，感应电流可参考本次研究结果。
关键词$ ATP-EMTP;电磁暂态；三相不平衡；感应电压；感应电流中图分类号：TM71
文献标志码：A
文章编号$ 2〇95-8676(2017)01-0057-04
Research on Electromagnetic Transient of HV Power Transmission
Project Based on EMTP
SHANMeng, LIUWeixiong
(Guangdong Tianlian Electric Power Design Co. $ Ltd. $ Guangzhou 510663，China)
Abstract： This paper focuses
on the induced voltage and induced cmrent of the double circuit
component model of 500 kV Power plant access system engineering is built by use of electromagnetic
The three-phase voltage unbalance，three-phase cmrent unbalance，inductive voltage，and inductive cmrent of the double circuit line in the same owert from Power Plant to ChengXi substation are calculated by this model . The results showthat the three-phase voltageunbalance and three-phase cmrent unbalance can meet the requirements of the national standard based on the cmrent phase sequenceand transposition condition which is recommended in this project. When selecting the grounding switch，the inductive voltage shouldup 50 on the basis of the results in the study，and the inductive cmrent could refer to the results in this study.
Key words: ATP-EMTP & three-phase unbalance & electromagnetic transient & induced voltage & induced cmrent
输电系统为了节省用地、减少投资、提高经济 效益，近些年结构日趋紧密，相当部分的输电线路 采用同塔双回或多回架设的结构[k
。在广东及珠
三角经济发达地区，面临负荷更集中、电源更密 集、土地资源更紧缺等实际困难，建设同塔多回输 电线路成为解决上述问题的有效途径之一，并由此 带来巨大的输电效益。
然而输电线路同塔多回架设给电力系统的安全 运行带来巨大的挑战。由于同塔线路往往作为电网 的主干线路担负着电网超大功率传输或区域电网的
联络重任，其安全运行对电网的影响更显重要。结 合近些年输电系统运行越来越逼近其极限水平的实
际，利用电磁暂态研究软件ATP-EMTP开展输电 线路电磁暂态特性研究，进而为同塔线路的规划设 计、建造以及保护、运行提供借鉴与指导变得十分 必要与迫切[4_7(。
1 ATP-EMTP仿真软件介绍
ATP 程序（The Alternative Transients Program)
是目前世界上电磁暂态分析程序EMTP(EleCtro-
Magnetic Transient Program)最广泛使用的一个版
收稿日期：2016-11-30
作者简介：单蒙（182)，女，内蒙古赤峰人，高级工程师，硕士，
主要从事变电站电气一次设计工作（e-mail) l7282〇87@qq. com。
本，ATP-EMTP程序可以在大多数类型的计算机上 运行。
EMTP程序的基本功能是进行电力系统仿真计
58南方能源建设
第4卷
算，将EMTP的稳态分析和电磁暂态分析相结合， 可以作为电力系统相关研究的有力工具[8]。
的零序分量。
以上各不平衡度指标的数值越大，表示线路电 气参数不平衡情况越严重。
在EMTP中搭建电厂一城西线路以及与城西站 直接相连的所有线路物理模型，相关变压器、电源 以及负荷等值模型，进行计算，母线电压计算结果 如表2所示，线路电压计算结果如表3所示，线路 电流计算结果如表4所示。
表2
电厂一城西线路两侧500 kV母线三相电压
不平衡度计算结果
Tab. 2 The results of three-phase voltage unbalance of 500 kVbusbar on both 线路运行条件双回运行
线
回运
线
\".2\"sides
of
the
line from power 电压不平衡 电厂侧0.070.040.07
0
2高压输变电工程电磁暂态计算
本文利用最新版本的电磁暂态计算程序ATP-
EMTP软件，对某500 kV电厂接入系统工程电磁
暂态问题进行研究，重点研究建成投产后电厂一城
西双回500 kV线路相关的三相不平衡、感应电压 和感应电流问题，并由此提出对本工程设计中线路 换位、线路接地刀闸的参数要求。
电厂一城西同塔双线路全长！8 km，本期在电 厂侧配置％ Mvar高抗，在城西侧配置#0 Mvar高 抗，线路电气序参数如表#所示，全线导地在杆塔 上的分布情况详如图#所示。
表1线路电气序参数
Tab. 1
Transmission line sequence parameter
R0/$ X0/$ C0/uF Rr/$l 〇/$ C^/jjlF A00/$ O00/$ )00/!F4.76
200.42 2.09
2.04
59.30 3.790 41.61 123.471 -0.791
负序电压不平衡度/%电厂侧\".1\"
变电站侧0.040.040.04
变电站侧0.060.030.06
表3电厂_城西线路三相电压不平衡度计算结果
line from power plant to Chengxi substation
注：下标0表示零序参数；下标1表示正（负）序参数；下标00表
示回路间零序互耦参数
Tab. 3 The results of three-phase voltage unbalance of the
2.1线路三相电压不平衡度计算
根据GB/T 15543—2008关于电能质量之三相 电压允许不平衡度相关规定：电力系统公共连接点 正常电压不平衡度允许值为20,短时不得超过 40。电流不平衡度可参考近区发电机组的允许程 度以及相关继电保护的阀值选取，一般要求低于5 〜100的范围。
1#电压不平衡度系指：（1)零序电压不平衡度：
线 运 件
负序电压不平衡度/%电厂侧
变电站侧0.350.35
电压不平衡 电厂侧0.220.09
0
变电站侧0. 110.07
电厂一城西甲线电厂一城西乙线
0.190.19
表4电厂一城西线路三相电流不平衡度计算结果
from power plant to Chengxi substation
Tab. 4 The results of three-phase current unbalance of the line
线 运 双回线 运
件甲线
负序电流不平衡度/%零序电流不平衡度/%电厂侧. 0.63
变电站侧0.660.611.331.33
电厂侧0.450.660.480.91
变电站侧0.420.!50.470.51
(2)负序电压不平衡度：
2#电流不平衡度系指：（1#零序电流不平衡度： $5 0。*; (2#负序电流不平衡度：$5 02*
线.. 0.62
1.461.45
其中：#、N指电压、电流的正序分量；#、
N指电压、电流的负序分量；#、N指电压、电流
第7段
6XJL1/LHA1-465/210/6.4 km
城西站
6XJL1/LHA1-465/210/47.5 km
第6段
换位
换位
第5段
6XJL1/LHA1-465/210/48.8 km
电厂一城西甲线电厂一城西乙线
第3段第1段
6XJL1/LHA1-465/210/9.6 km 6XJL1/LHA1-465/210/5.5 km
电厂
6XJL1/LHA1-465/210/94.7 km
第4段
6XJL1/LHA1-465/210/35.5 km换位
第2段
右 上B 中C 下A
上左A 中B 下C- 上B—中C一下A第7段
上A二二上B中B ——中C下c —一下A
第6段
上B 二二上C中C ——中A下A —一下B
第5段
二上A上c
中A ——中B下B —一下C
第4段
q
上a q- 上B中B ——中C下C 一一下A
第3段
上a q- 上B中B ——中C下C 一一下A
第2段
上a q中B —下C 一
第1段
图1线路布置图（由电厂面向城西站看线路导地线布置）
Fig. 1
Transmission line layout (conductor and ground arrangement from power plant to Chengxi substation)
第1期
单蒙，等：基于EMTP的高压输电工程电磁暂态研究
59
2. 2. 2. 2远景年将共塔线路输送功率提升至允许 可见，在现有的线路相序及换位条件下，电
厂-城西线路三相电压不平衡度最高约为\"35%， 的感 电
正常运行方式及线路“7-1”条件下，近区电厂侧、 城西站侧500 kV母线三相电压不平衡度最高约为
0.2%，三相电压不平衡度均较低，满足国家关于电
表7给出了将同塔并行线路输送功率提升至约 3 640 MVA(对应电流约4 kA)，而另一回线路停运 且线路两侧接地时，该线路两侧感应电流计算
结。
表7停运线路两侧接地时的最大感应电流（有效值）
Tab 7 The maximum induced current ( RMS) of the outage line
which is grounded in both side
能质量之三相电压允许不平衡度相关规定要求。正
常运行方式及线路“7-1”条件下，线路三相电流负 序不平衡度最高约为1. 46%、三相电流零序不平衡 度最高约为0. 91%，明显低于5%〜10%的范围。
2. 2感应电压和感应电流
当同塔线路一回停运或接地挂检时，由于其与 运行线路之间的电容与电感耦合，在被停运或检修 的线路上将会存在感应电压，当停运线路因检修而 接地时，在接地处将会流过一定的感应电流。根据相关资料，本工程建设后，电厂一城西线 路长约 248 km，采用 6 x JL1/LHA1 -465/210 导 线，全程同塔架设。本部分感应电压、感应电流计 算主要针对计算水平年大方式以及将导线输送容量 提升至远期较高输送容量的情形。2. 2.1感应电压
表5给出了计算水平年相关线路停运不接地 时，该线路两侧感应电压的计算结果。表5停运线路不接地时的最大感应相电压（有效值）
Tab. 5 The maximum induced phase voltage ( RMS)
of the ungrounded outage line
停运线路最大感应相电压/
kV
电厂一城西甲线电厂侧3. 0/城西站侧40. 3电厂一城西乙线
电厂侧43. 4/城西站侧41. 9
2.2.2感应电流
2. 2. 2. 1
投产年一回线路停运两侧接地时的感应
电
6 给 了计算水平年
线 停运 两侧均
接地时，该线路两侧感应电流的计算结果。
表6停运线路两侧接地时的感应电流（有效值）
Tab. 6 The induced current ( RMS) of the outage line
which is grounded in both side
接地线路 计算位置最大感应电流ZA
电厂一城西 线
电厂侧119(2
城西站侧
124(1电厂一城西 线
电厂侧121.3城西站侧
130.5
接线计算位置最大感应电流ZA
电厂一城西 线
电厂侧238.3
城西站侧
241.5电厂一城西 线
电厂侧250.9城西站侧
258.2
表8给出了极端条件下将同塔并行线路输送功 率提升至约4 50 MVA(对应电流约5 kA)，而另 一回线路停运且线路两侧接地时，该线路两侧感应 电 计算结 。
表8停运线路两侧接地时的最大感应电流（有效值）
Tab. 8 The maximum induced current ( RMS) of the outage
line which is grounded in both side
接线计算位置最大感应电流/
A
电厂一城西 线
电厂侧310.4
城西站侧
310.5电厂一城西 线
电厂侧320.1城西站侧
324.1
2. 2. 2. 3投产年停运线路一侧接地时的感应电流
感 电压
表9给出计算水平年相关线路停运且一侧接地 时，接地侧的静电耦合感应电流（主要为容性电流） 与对侧感应电压计算结果。
表9停运线路一侧接地时的最大感应电流、电压
Tab. 9 The maximum induced current and voltage of the
outage line which is grounded in one side
停运线
接侧最大感应
对侧最大
电流，A
感应电压3V
电厂侧15. 27.9电厂一城西 线
城西站侧
9.08.2电厂侧10. 08.6电厂一城西 线
城西站侧
8.0
8. 5
2. 2. 2. 4远景年将共塔线路输送功率提升至允许
60南方能源建设
第4卷
值时
基于计算水平年近区网架接线情况，将同塔并 行线路输送功率提升至约3 640 MVA(对应电流约 4 kA)，表#给出了线路停运且一侧接地时，接地 侧的静电耦合感应电流（主要为容性电流）与对侧感 应电压计算结果。
表10停运线路一侧接地时的最大感应电流、电压
Tab. 10 The maximum induced cm*ent and voltage of the
outage line which is grounded in one side
压、静电耦合感应电流、电磁耦合感应电流均较处 于相对较低水平。通过将该同塔并行双回线路中的 一回线路输送功率提升至导线所长期允许的输送容 量后（对应将线路输送功率提升至约3 640 MVA、 电流约4 kA)，电厂一城西线路静电耦合感应电压 最高为43.4 kV，电磁耦合感应电压最高为16.0
kV
， 静电 感 电 ( 主要为 电 ) 高为
15.2 A，电磁親合感应电流最高为258.2 A。极端 条件下，将同塔并行线路输送功率提升至约4 550
停运线路接地侧
最大感应对侧 大位置电流/A
感应电压3V
电厂侧9.3
电厂一城西甲线
14.6城西站侧6.314.9电厂侧
电厂一城西乙线
9. 116.0城西站侧
5.915.9
2. 2. 3
关于对线路接地刀闸参数的要求
由于此次感应电压与感应电流研究是基于计算 水平年大方式与远景系统潮流与等值条件进行的，
根据《广东电网规划设计技术原则》，500 kV电网
允许电压波动的范围为0%〜#%，因而考虑线路
运行电压在本研究条件的基础上可能有接近5O的
升幅，而感应电压随健全线路运行电压而升高，因 此建议线路接地刀闸感应电压在该研究结果的基础 上提高5%;而感应电流随健全线路电流而升高， 由于本文已考虑将同塔并行线路输送功率提升至约
3 640 MVA(对应电流约4 kA)的运行工况与4 550
MVA(对应电流约5 kA)的极端运行工况，因此建
议线路接地刀闸感应电流参考本文计算结果。
3结论
本文重点关注了同塔双回架设线路的感应电压 及感应电流问题，采用电磁暂态仿真程序ATP- EMTP，建立了某500 kV电厂接入系统工程的系统
元件模型，仿真计算了建成投产后电厂一城西站双
回500 kV线路三相电压、电流的不平衡度以及线
路感应电压、和感应电流的情况，结论如下：
1) 在推荐线路相序及换位条件下，电厂一城西 线路正常运行方式及线路“7-1”条件下，三相电 压、电流不平衡度明显低于5%〜10%的范围，满
足国标要求。
2) 在计算水平年大方式下，新建的电厂一城西
线 停运线 静电 感 电压、 电 感 电
MVA
(对应电流约5 kA)，而另一回线路停运且线
路两侧接地时，电磁親合感应电流最高为324. 1 A。 建议线路接地刀阐感应电压在该研究结果的基础上 提高5%，感应电流参考本文研究结果。
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(责任编辑黄肇和）
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