详解空载长线电容效应原理和应对方法

集中参数LC电路中，当容抗大于感抗时，电路中流过容性电流。此时，电容上电压等于电源电势电压与电感上电压之和，高于电源电势。分布参数线路可看作由无数个串联的LC电路构成，工频下线路的总容抗一般大于感抗，故线路上的电压沿远离首端的方向逐渐升高，这就是空载线路电容效应引起的工频电压升高。

均匀分布参数线路模型如图4-1所示，R0、L0、G0、C0分别为导线单位长度的电阻、电感、电导、电容。

图4-1　均匀分布参数线路模型

在工频稳态分析中，为简便起见，常采用均匀无损线模型，即R0=0。

式中，Zc为导线波阻抗，为电源角频率，υ为光速，x为该点到线路末端的距离。设有长度为l的末端空载无损线，得

图4-2　空载长线路上的电压分布(www.xing528.com)

若线路末端开路，即，空载线路首端对末端的电压传输系数为

考虑系统电源等值电抗时为

式中，E为系统电源电压，为系统电源等值电抗。

由上式可见，线路上的电压自首端起逐渐上升，线路长度对该种工频过电压影响很大。电源阻抗相当于加长了线路长度，故也对该种过电压幅值影响较大，图4-3中为末端电压与线路长度的关系曲线。

图4-3　末端电压与线路长度的关系曲线

φ=0°代表忽略电源阻抗；φ=21°代表计及电源阻抗

特高压线路长度可接近500km，远超过超高压线路，同时两端往往通过特高压变压器与超高压系统相连，电源阻抗较大，若不采取限制措施，线路空载时末端电压可达1.5p.u.左右，已超出规程限值。