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摘 要 本文结合江苏电网的连云港北（临海）变，利用电磁暂态仿真软件（EMTPE），详细介绍了在该程序中潜供电流的计算模型和计算方法。阐述了潜供电流对单相重合闸成功率的影响，提出了减少潜供电流的措施，并根据计算结果为工程是否配置高压并联电抗器中性点小电抗提供依据。
关键词 潜供电流；500 kV同杆双回；EMTPE
中图分类号：TM84 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0068-02
目前的电力系统在发生短路故障时，大多采用单相或三相重合闸技术。其中330 kV以上的超高压输电线路，由于多数故障为单相接地故障，系统多采用单相重合闸来消除故障。单相重合闸整定的时间越短，对系统的稳定越有利。然而单相重合闸的成功在很大程度上受故障点潜供电流的影响，因此研究与分析潜供电流便可以更好的整定重合闸时间。
本文阐述了潜供电流对单相重合闸重合成功的影响，并结合江苏电网的连云港北（临海）变的工程实例对不同运行方式下潜供电流的计算进行了论述和分析。
1 潜供电流对单相重合闸成功率的影响
线路的潜供电流分为感性部分和容性部分。非故障相的工作电流通过相与相之间的互感进行感应供电而产生的我们称为感性分量。非故障相的工作电压通过相与相之间的间电容进行电容性供电而产生的我们称为容性分量。感性分量不仅与非故障相通过的电流有关，而且和线路上故障点的位置有关系。当故障发生在线路的两侧时，感性分量值为最大；当故障发生在线路的中间时，则这一分量很小，甚至为零；容性分量则主要和线路上运行的电压的大小有关，而与线路上故障点位置无关。
故障点的潜供电流、恢复电压以及上升速度都是决定单相自动重合闸能否重合成功的决定因素。当系统发生故障时，故障相和非故障相之间有电容和电感的关系，故障处的电弧会经历熄灭、重燃、再熄灭、再重燃等数个周期，即便故障相与系统隔离，单相重合闸也不一定能重合成功。在220 kV及以下的电压的线路上，这种情况不太显著，但对330 kV以上的超高压线路则比较严重，因为潜供电流容性分量是与线路长度和运行电压成正比的。
由于在高压并联电抗器的中性点上安装小电抗器可以对线路中相与相之间的电容进行补偿，减小潜供电流的容性分量。所以现在通常电网为限制潜供电流，一般会在已经安装了高压并联电抗器的超高压线路上装设中性点小电抗。但也要注意，如果小电抗的参数选择不合适，容易发生谐振过电压。除了上述方法外，还可以采用良导体地线的办法减小感性分量。
因此，提高重合闸的成功率可以采用以下两种办法：1）采用实测熄弧时间的办法来整定重合闸时间；2）对于500 kV的超高电压线路，如果线路确实较长，应采取减小潜供电流的措施，如在高压并联电抗器中性点加小电抗，采用良导体地线等。
2 计算模型的验证与选取
2.1 线路参数
下面本文结合江苏电网的连云港北（临海）变的工程实例对潜供电流的计算进行详细的阐述。
1）500 kV伊芦～连云港北（临海）同塔双回线路，导线型号为LGJ-4×630，线路长度约为70 km；
2）新海电厂接入系统（单开断环入500 kV伊芦～连云港北（临海）线路）后新形成的500 kV新海电厂～伊芦、500 kV新海电厂～连云港北（临海）单回线路分别为43.4 km、63.4 km，500 kV伊芦～新海电厂开环点线路长度25 km；500 kV临海～新海电厂开环点线路长度45 km；开环点～新海电厂线路18.4 km，新建开环线路为同塔双回架设，导线型号为LGJ-4×630。
2.2 计算模型
EMTP程序中输电线路的模型采用π型电路模型，针对不同的线路长度可以建立不同的电容、阻抗矩阵，对π型电路模型来说，分段太多对计算精度的提高影响不大，且又受EMTP程序数组维数的限制；分段太少则会影响计算精度。于是在本文的π型电路模型法的计算中，全线用10段π型电路来模拟。
2.3 计算软件
本文所使用的计算软件为EMTPE（Electromagnetic Transients & Power Electronics），是专门应用于研究各种过电压（如工频过电压、操作过电压、工频、雷电过电压和高频谐振过电压）、各种过电压下避雷器工况、电力电子装置与FACTS装置的仿真与分析，另外还将EMTPE软件包还应用于计算、统计操作过电压下输电线路的绝缘闪络率，预测操作和故障过电压下输电线路相间的绝缘闪络率、预测操作和故障过电压下高压电气设备绝缘损坏的机率等。
3 计算方式及结果
3.1 运行方式及故障方式
本文通过电磁暂态计算程序，计算中线路采用分相模型，不仅考虑了相邻非故障相的作用还考虑了相邻线路的作用，对同塔双回线路潜供电流进行了计算。
计算中500 kV伊芦～临海同塔双回线路（输送3300 MW。注：此潮流考虑远景电网发展），考虑两种运行方式：
方式1：正常同塔双回线路均运行；
方式2：一回路运行、另一回路悬空（即热备用，两侧开关打开）。
3.2 计算结果
500 kV伊芦～临海同塔双回线路的潜供电流计算结果见表2～5。可见：伊芦～临海两回线路正常运行时的潜供电流最高达14.3A；伊芦～临海两回线路一回路运行、另一回路悬空时的潜供电流最高达15.8A。
根据1974年国际大电网会议资料，无电流间隙时间t（单位：s）和潜供电流I（单位：A）的关系可用下式表示：t≈0.25×（0.1I+1）。
从上式可知，潜供电流为15.8A时，需要的无电流间隙时间应大于0.65s。而常规的单相自动重合闸无电流间隙时间一般为1s左右，可以使潜供电流有较长的自灭时间，因此无需采取其他措施限制潜供电流。
4 结束语
1）本文对潜供电流的概念及其组成分量以及它与单相重合闸成功率之间的关系进行了详细的阐述，提出了限制潜供电流的措施和方法。
2）结合江苏电网的连云港北（临海）变的工程实例，应用EMTPE程序详细介绍了潜供电流的计算模型和计算方法，对不同运行方式下故障点的潜供电流进行了计算和对比，并根据计算结果为工程是否配置高压并联电抗器中性点小电抗提供依据。
参考文献
[1]姚尧，阮羚，沈煜.超高压可控电抗器抑制潜供电流研究[J].高压电器，2007，4（2）：22-26.
[2]杨芳.高压输电线路的潜供电流特性与对策研究[D].南宁：广西大学，2006.
[3]程霞，邵凤华.500 kV线路潜供电流计算[J].内蒙古石油化工，2008（7）：73.
[4]李召兄，文俊，苗文静，刘玉，等.特高压输电线路潜供电流的计算分析[J].现代电力，2010，2（1）：6-11.
[5]陈剑萍，张思，丘文千，戴攀，等.特高压线路潜供电流的仿真计算[J].电力自动化设备，2009，4（4）：71-75.
[6]尹忠东，周丽霞，肖湘宁，郑征.不同线路模型下潜供电流的特性分析[J].电工电能新技术，2009，10（4）：10-13.
[7]电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册[M].北京：中国电力出版社，2010.
作者简介
许彦（1983-），男，江苏徐州人，硕士，国网北京经济技术研究院徐州勘测设计中心工程师，研究方向：系统规划设计。
关键词 潜供电流；500 kV同杆双回；EMTPE
中图分类号：TM84 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0068-02
目前的电力系统在发生短路故障时，大多采用单相或三相重合闸技术。其中330 kV以上的超高压输电线路，由于多数故障为单相接地故障，系统多采用单相重合闸来消除故障。单相重合闸整定的时间越短，对系统的稳定越有利。然而单相重合闸的成功在很大程度上受故障点潜供电流的影响，因此研究与分析潜供电流便可以更好的整定重合闸时间。
本文阐述了潜供电流对单相重合闸重合成功的影响，并结合江苏电网的连云港北（临海）变的工程实例对不同运行方式下潜供电流的计算进行了论述和分析。
1 潜供电流对单相重合闸成功率的影响
线路的潜供电流分为感性部分和容性部分。非故障相的工作电流通过相与相之间的互感进行感应供电而产生的我们称为感性分量。非故障相的工作电压通过相与相之间的间电容进行电容性供电而产生的我们称为容性分量。感性分量不仅与非故障相通过的电流有关，而且和线路上故障点的位置有关系。当故障发生在线路的两侧时，感性分量值为最大；当故障发生在线路的中间时，则这一分量很小，甚至为零；容性分量则主要和线路上运行的电压的大小有关，而与线路上故障点位置无关。
故障点的潜供电流、恢复电压以及上升速度都是决定单相自动重合闸能否重合成功的决定因素。当系统发生故障时，故障相和非故障相之间有电容和电感的关系，故障处的电弧会经历熄灭、重燃、再熄灭、再重燃等数个周期，即便故障相与系统隔离，单相重合闸也不一定能重合成功。在220 kV及以下的电压的线路上，这种情况不太显著，但对330 kV以上的超高压线路则比较严重，因为潜供电流容性分量是与线路长度和运行电压成正比的。
由于在高压并联电抗器的中性点上安装小电抗器可以对线路中相与相之间的电容进行补偿，减小潜供电流的容性分量。所以现在通常电网为限制潜供电流，一般会在已经安装了高压并联电抗器的超高压线路上装设中性点小电抗。但也要注意，如果小电抗的参数选择不合适，容易发生谐振过电压。除了上述方法外，还可以采用良导体地线的办法减小感性分量。
因此，提高重合闸的成功率可以采用以下两种办法：1）采用实测熄弧时间的办法来整定重合闸时间；2）对于500 kV的超高电压线路，如果线路确实较长，应采取减小潜供电流的措施，如在高压并联电抗器中性点加小电抗，采用良导体地线等。
2 计算模型的验证与选取
2.1 线路参数
下面本文结合江苏电网的连云港北（临海）变的工程实例对潜供电流的计算进行详细的阐述。
1）500 kV伊芦～连云港北（临海）同塔双回线路，导线型号为LGJ-4×630，线路长度约为70 km；
2）新海电厂接入系统（单开断环入500 kV伊芦～连云港北（临海）线路）后新形成的500 kV新海电厂～伊芦、500 kV新海电厂～连云港北（临海）单回线路分别为43.4 km、63.4 km，500 kV伊芦～新海电厂开环点线路长度25 km；500 kV临海～新海电厂开环点线路长度45 km；开环点～新海电厂线路18.4 km，新建开环线路为同塔双回架设，导线型号为LGJ-4×630。
2.2 计算模型
EMTP程序中输电线路的模型采用π型电路模型，针对不同的线路长度可以建立不同的电容、阻抗矩阵，对π型电路模型来说，分段太多对计算精度的提高影响不大，且又受EMTP程序数组维数的限制；分段太少则会影响计算精度。于是在本文的π型电路模型法的计算中，全线用10段π型电路来模拟。
2.3 计算软件
本文所使用的计算软件为EMTPE（Electromagnetic Transients & Power Electronics），是专门应用于研究各种过电压（如工频过电压、操作过电压、工频、雷电过电压和高频谐振过电压）、各种过电压下避雷器工况、电力电子装置与FACTS装置的仿真与分析，另外还将EMTPE软件包还应用于计算、统计操作过电压下输电线路的绝缘闪络率，预测操作和故障过电压下输电线路相间的绝缘闪络率、预测操作和故障过电压下高压电气设备绝缘损坏的机率等。
3 计算方式及结果
3.1 运行方式及故障方式
本文通过电磁暂态计算程序，计算中线路采用分相模型，不仅考虑了相邻非故障相的作用还考虑了相邻线路的作用，对同塔双回线路潜供电流进行了计算。
计算中500 kV伊芦～临海同塔双回线路（输送3300 MW。注：此潮流考虑远景电网发展），考虑两种运行方式：
方式1：正常同塔双回线路均运行；
方式2：一回路运行、另一回路悬空（即热备用，两侧开关打开）。
3.2 计算结果
500 kV伊芦～临海同塔双回线路的潜供电流计算结果见表2～5。可见：伊芦～临海两回线路正常运行时的潜供电流最高达14.3A；伊芦～临海两回线路一回路运行、另一回路悬空时的潜供电流最高达15.8A。
根据1974年国际大电网会议资料，无电流间隙时间t（单位：s）和潜供电流I（单位：A）的关系可用下式表示：t≈0.25×（0.1I+1）。
从上式可知，潜供电流为15.8A时，需要的无电流间隙时间应大于0.65s。而常规的单相自动重合闸无电流间隙时间一般为1s左右，可以使潜供电流有较长的自灭时间，因此无需采取其他措施限制潜供电流。
4 结束语
1）本文对潜供电流的概念及其组成分量以及它与单相重合闸成功率之间的关系进行了详细的阐述，提出了限制潜供电流的措施和方法。
2）结合江苏电网的连云港北（临海）变的工程实例，应用EMTPE程序详细介绍了潜供电流的计算模型和计算方法，对不同运行方式下故障点的潜供电流进行了计算和对比，并根据计算结果为工程是否配置高压并联电抗器中性点小电抗提供依据。
参考文献
[1]姚尧，阮羚，沈煜.超高压可控电抗器抑制潜供电流研究[J].高压电器，2007，4（2）：22-26.
[2]杨芳.高压输电线路的潜供电流特性与对策研究[D].南宁：广西大学，2006.
[3]程霞，邵凤华.500 kV线路潜供电流计算[J].内蒙古石油化工，2008（7）：73.
[4]李召兄，文俊，苗文静，刘玉，等.特高压输电线路潜供电流的计算分析[J].现代电力，2010，2（1）：6-11.
[5]陈剑萍，张思，丘文千，戴攀，等.特高压线路潜供电流的仿真计算[J].电力自动化设备，2009，4（4）：71-75.
[6]尹忠东，周丽霞，肖湘宁，郑征.不同线路模型下潜供电流的特性分析[J].电工电能新技术，2009，10（4）：10-13.
[7]电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册[M].北京：中国电力出版社，2010.
作者简介
许彦（1983-），男，江苏徐州人，硕士，国网北京经济技术研究院徐州勘测设计中心工程师，研究方向：系统规划设计。