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1、 分 类 号 学号 2003521310034 学校代码 10487 密级 博士学位论文博士学位论文 基于空间磁场的同杆并架双回线基于空间磁场的同杆并架双回线 动态物理模型的研究动态物理模型的研究 学位申请人：学位申请人： 吴吴 彤彤 学 科 专 业 ：学 科 专 业 ： 电力系统及其自动化电力系统及其自动化 指 导 教 师 ：指 导 教 师 ： 涂光瑜涂光瑜 教授教授 陈德树陈德树 教授教授 答 辩 日 期 ：答 辩 日 期 ： 2011 年年 11 月月 2 日日 A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirem
2、ents for the Degree of Doctor of Philosophy in Engineering Study on Dynamic Physical Model of Double-circuit Transmission Lines on Same Tower Based on the Analysis of Space Magnetic Field Ph.D. Candidate： Wu Tong Major： Power System and Its Automation Supervisor： Prof. Tu Guangyu Prof. Chen Deshu Hu
3、azhong University of Science Space magnetically coupling; Dynamic simulation; Physical imitation 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 V 目目 录录 摘 要 .I Abstract.III 1 绪 论 1.1 课题研究的背景和意义 .(1) 1.2 同杆并架模型研究综述 .(4) 1.3 论文的主要内容和章节安排 .(9) 2 同杆并架双回输电线路参数分析与数字仿真 2.1 线路参数理论计算 .(11) 2.2 同杆并架线路数字仿真 .(1
4、9) 2.3 本章小结.(22) 3 同杆并架输电线路模型的研制 3.1 实际同杆并架双回线自、互感分析 .(25) 3.2 同杆并架双回线物理模型的搭建方法 .(27) 3.3 搭建分段模型的物理结构 .(28) 3.4 分段模型的接线与参数的调试 .(31) 3.5 整体模型的接线与参数的调试 .(37) 3.6 本章小结.(39) 4 空间磁场同杆并架模型的参数调试 4.1 模型单个结构的参数调试.(41) 4.2 模型三个结构换位串联参数调试.(49) 4.3 模型参数、数字仿真和实际线路参数的比较.(55) 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 博
5、士 学 位 论 文 VI 4.4 本章小结.(64) 5 空间磁场同杆并架模型的动模验证与应用研究 5.1 空间磁场同杆并架模型动模实验主接线.(66) 5.2 数字仿真故障实验建模 .(68) 5.3 单回线故障动模实验 .(70) 5.4 非同名相跨线故障动模实验 .(70) 5.5 同名相跨线故障动模实验 .(71) 5.6 两回线不同位置发生相继故障动模实验.(71) 5.7 区内、外发展性故障动模实验 .(73) 5.8 动模实验室九节点模型应用 .(73) 5.9 本章小结.(74) 6 总 结 6.1 本文的主要工作和总结 .(75) 6.2 对未来工作的展望 .(76) 致 谢
6、 . (78) 参考文献 . (79) 附录 1 攻读博士期间发表的主要论文. (88) 附录 2 博士生期间参与课题研究的情况. (89) 附录 3 空间磁场同杆并架模型动模实验录波与数字仿真波形图.(90) 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文 1 1 绪绪 论论 1.1 课题研究的背景和意义 传统的电力系统输电网主要是由单回输电线路构成的，随着社会经济的飞速发 展，电力负荷特别是局部发达地区的负荷急剧增大，用电侧对电力网的输送能力提出 了更高要求，电网的建设已向着超高压、大容量、长距离发展。此时各个区域间联络 断面的输电能力倍受关
7、注，提高联络断面输电能力最传统的方法就是在该断面上新增 输电线路。为此，国家也在根据需要不断地逐步扩大电网的兴建速度和规模，大量兴 建高压输电线路，以增大传输功率，同时通过在系统断面上新增输电线路，加强系统 之间的联系,缔造一个坚强稳定的电网。 增加传输线的数量， 势必要占用更多的出线走廊， 途经地区还需要搬迁民房工厂、 砍伐树木、占用良田等，引发环境和民生问题。随着社会的不断发展，我国乃至全球 都非常重视对环境的保护，加之我国人均耕地面积极其贫乏，能开发利用的土地资源 紧张，征地费用日益昂贵，致使输电线路走廊费用所占的比重越来越大，因此新建输 电走廊或者靠扩建输电走廊来增大输电容量均十分困难
8、。在单回输电线路中，综合考 虑风偏影响、对房屋等住人建筑物的电气安全距离以及林区各边线两侧树种生长高度 的双倍距离，估计220kV线路单回路走廊宽度为45米左右，500kV线路单回路走廊宽 度为55米左右，而且两条单回线路如果并行，其中间不允许有其他建筑设施，这就造 成投资的大幅增加，而且可能会受人为因素的影响或地理条件的限制而无法扩建第二 条单回线路。 为了减少投资，节约土地资源，同时考虑城市及山区地理环境的限制，必须要想 办法采取措施提高单位线路走廊的输送容量。同杆并架双回（或多回）输电线路的出 现很好地缓解了这一矛盾。输送相同功率的同杆并架双回线路所需的走廊通道宽度尚 不及两条并行单回路所需走廊宽度的一半1。同杆并架双回线路公用杆塔，在不提高 输电电压等级条件下，可以大大提高现有三相线路的输电能力，从而节约线路走廊占 地，充分利用有限的走廊资源，减少土地占用面积2-3 。对于土地紧张、线路走廊紧 缺的大部分地区，特别是市郊，这种同杆并架双回（
