1000kV交流输电线路架空地线感应电压与电流优化方案

特高压输电线路（无论是单回线路还是双回线路）架空地线与输电回路导线的空间位置不对称，输电回路通过电磁和静电耦合在架空地线上产生感应电压和感应电流。

1000kV特高压输电线路的架空地线通常一根采用架空绝缘地线，另一根采用光纤复合地线（OPGW）。地线上的感应电压、电流与避雷线的接地方式有关。架空复合光缆采用逐基杆塔接地方式，这会在复合地线上会产生较大的感应电流；架空绝缘地线采用分段绝缘方式，即通常在一个耐张段中间某基杆塔处单点接地，而与其他基杆塔绝缘，这会在该段架空绝缘地线两端产生较大的感应电压。计算OPGW上的感应电流，是评估地线中电能损失的关键；而计算架空绝缘地线在正常工况及故障情况下的感应电压，据此来确定绝缘间隙的大小，对地线绝缘技术的实施至关重要。

根据电磁场理论，空间内平行导线间存在互感和导线间分布电容，线路的相线与绝缘地线就是这样一个平行导线系统，由于互感的存在，相线中流过电流时会在与其平行的绝缘地线中产生电磁感应电压；同时由于导线间分布电容的存在，相线也会通过电容在绝缘地线上产生静电感应电压。但由于绝缘地线一点接地，故静电感应电压可以忽略，主要考虑电磁感应电压。

在正常情况下，A、B、C三相电流平衡，即IA=α2IB=αIC，故对单回路的线路地线上的电磁感应电压如式（12-5）所示。

式中，dgA，dgB和dgC分别为地线与各相导线之间的距离。

由式（12-5）可以看出，地线绝缘段的长度、导线和地线的排列位置、负荷电流、土壤电阻率等都会对绝缘地线上感应电压产生影响。因而仿真计算时应考虑这些因素。

根据电磁场理论，空间中通过电流的导体会在其附近构成闭环的导体回路中产生感应电流。对于采用逐塔接地方式的OPGW，与杆塔及大地一起，在相线附近形成地线—杆塔—大地—杆塔—地线的闭合回路，当相线中通过电流时，该回路中就会产生感应电流。若忽略杆塔电阻和接地电阻，地线上的环流Ig如式（12-6）所示。

式中，dgA，dgB和dgC分别为地线与各相导线之间的距离。

由式（12-5）可以看出，地线绝缘段的长度、导线和地线的排列位置、负荷电流、土壤电阻率等都会对绝缘地线上感应电压产生影响。因而仿真计算时应考虑这些因素。

根据电磁场理论，空间中通过电流的导体会在其附近构成闭环的导体回路中产生感应电流。对于采用逐塔接地方式的OPGW，与杆塔及大地一起，在相线附近形成地线—杆塔—大地—杆塔—地线的闭合回路，当相线中通过电流时，该回路中就会产生感应电流。若忽略杆塔电阻和接地电阻，地线上的环流Ig如式（12-6）所示。

式中，IA，IB，IC分别为A、B、C三相的相电流；ZgA、ZgB、ZgC分别为A、B、C三相导线对地线的互阻抗；Zgg为地线的自阻抗。

因为各相导线与地线之间的距离不同，各相导线对地线的互阻抗不完全相等。即使相导线中三相电流对称时Ig也不为零，这样就在地线、杆塔和大地之间形成了环流。(www.xing528.com)

OPGW采用逐塔接地的方式，这样在地线—杆塔—大地回路中会产生环流。假设理想条件下，所有杆塔电阻及杆塔接地电阻相等，整条线路相线与地线互阻抗值恒定，在线路正常运行时，可认为各档距内相电流不变，由于OPGW逐塔接地，则线路中相邻环流在共同杆塔上相互抵消，相当于流过杆塔电阻及杆塔接地电阻上的电流近似为零，即除该线路段第一个和最后一个档距外，其他各档距内环流可以应用式（12-6）进行计算。

特高压输电线路在地线上的电能损失（电能损失主要集中在OPGW上，杆塔和接地电阻上的能耗较小）可以近似估算如下：

式中，IA，IB，IC分别为A、B、C三相的相电流；ZgA、ZgB、ZgC分别为A、B、C三相导线对地线的互阻抗；Zgg为地线的自阻抗。

因为各相导线与地线之间的距离不同，各相导线对地线的互阻抗不完全相等。即使相导线中三相电流对称时Ig也不为零，这样就在地线、杆塔和大地之间形成了环流。

OPGW采用逐塔接地的方式，这样在地线—杆塔—大地回路中会产生环流。假设理想条件下，所有杆塔电阻及杆塔接地电阻相等，整条线路相线与地线互阻抗值恒定，在线路正常运行时，可认为各档距内相电流不变，由于OPGW逐塔接地，则线路中相邻环流在共同杆塔上相互抵消，相当于流过杆塔电阻及杆塔接地电阻上的电流近似为零，即除该线路段第一个和最后一个档距外，其他各档距内环流可以应用式（12-6）进行计算。

特高压输电线路在地线上的电能损失（电能损失主要集中在OPGW上，杆塔和接地电阻上的能耗较小）可以近似估算如下：

式中，Rg为OPGW单位长度的电阻，Ω/km。

本节结合中国第一条特高压单回输电线路晋东南—南阳—荆门特高压交流输电工程和第一条特高压同塔双回输电线路淮南—皖南—浙北—沪西交流特高压同塔双回输电工程的参数，对不同运行状况下的架空地线感应电压和感应电流进行仿真计算，并就其影响因素进行了计算分析。仿真计算所用软件为电磁暂态程序EMTP。

式中，Rg为OPGW单位长度的电阻，Ω/km。

本节结合中国第一条特高压单回输电线路晋东南—南阳—荆门特高压交流输电工程和第一条特高压同塔双回输电线路淮南—皖南—浙北—沪西交流特高压同塔双回输电工程的参数，对不同运行状况下的架空地线感应电压和感应电流进行仿真计算，并就其影响因素进行了计算分析。仿真计算所用软件为电磁暂态程序EMTP。