高速铁路牵引电流在电力贯通电缆金属护套中的感应电压分析

电缆作为高效、高可靠性的输电、供电方式,随着其应用范围的扩大,在实际运行中存在的问题也越发突出。文中就高速铁路牵引电流在电缆金属护套中产生的感应电压进行了分析计算,首先介绍了接触网计算理论,包括静电感应电压计算、电磁感应电压计算以及耦合感应电压计算。其次利用CDEGS软件对牵引电流在电力贯通电缆金属护套中产生的感应电压进行了仿真分析。最后根据计算结果说明在进行高速铁路电力贯通电缆线路设计、维护时,应充分考虑牵引电流对电力贯通电缆的影响,并采取措施把危害降低到最低程度。     

高压单芯电缆金属护套接地方式探讨

介绍了4种高压单芯电缆金属护套的接地方式,探讨了不同接地、铺设方式对单芯电缆护套感应电压的影响,给出了高压单芯电缆金属护套电压限制器的选择原则及单芯电缆设计施工、运行维护中限制护套感应电压的一些建议,保证电缆线路的长期安全可靠运行。     

同通道敷设多回单芯电缆金属护套感应电压与环流计算模型研究

随着城市电缆通道资源的日益紧缺,多回电缆同通道敷设成为电缆线路建设和运行必然面对的问题。目前尚缺乏对多回单芯电缆线路同通道敷设时金属护套感应电压与环流进行研究。根据单芯电缆交叉互联单元的等值电路,分析了单回路电缆金属护套感应电压与环流的计算模型。结合电缆敷设的实际情况,考虑了线芯电流不平衡、交叉互联单元内段长和敷设间距以及排列方式不同等因素的影响,推导出多回电缆同通道敷设时金属护套感应电压与环流的计算模型。     

多回路电缆金属护套环流计算软件的开发与应用

目前城市电网中35kV以上电压等级的电缆线路越来越多,35 kV以上电压等级线路往往使用单芯电缆。单芯电力电缆线芯通过交变电流时,金属护套上会产生感应电势。为了防止感应电压过大对人体造成伤害,需要将金属护套两端牢固接地。当电缆金属护套两端接地时金属护套中会有环流通过,护套环流过大时会严重影响电缆的安全运行。通过MATLAB及LabVIEW软件编程方法实现了计算一至四回路任意排列电缆线路的护套环流,利用环流计算软件提出抑制环流措施和电缆优化敷设方式,为未来电缆敷设提供科学指导意见。     

35 kV单芯电缆运行中护套环流数据分析与防范措施

正通过对35 kV单芯电缆不同回路金属护套环流和电压数据进行分析对比,得出影响护套环流的主要因素并提出防范措施,从而降低35 kV单芯电缆着火短路等事故的发生,避免对企业造成严重的经济损失。在电网中35 kV高压电缆大多采用交联聚乙烯单芯铜导体电缆,当35 kV单芯电缆通过交流电流时会在护套上产生感应电压,护套通过大地或回流线形成通路,并在护套上产生环流。金属护套环流的存在会使得电缆载流量下降,发热严重时     

牵引电缆金属护层的雷击感应电压

基于牵引电缆结构分析了电缆金属护层感应电压产生机理,探讨了雷电流对于金属护层对地电压的影响。在此基础上,利用电磁暂态仿真软件构建了牵引供电系统、牵引电缆以及雷电流模型,仿真分析了AT供电方式下避雷器接地和牵引电缆接地对雷击感应电压的影响。结果表明,当避雷器的接地电阻小于5Ω并且电缆在靠近接触网一端安装护层保护器时,电缆金属护层的雷击感应电压低于外护套冲击耐受电压。     

多回输电线路下单芯电力电缆护套感应电压和环流计算分析

110kV及以上等级的电缆一般采用单芯结构。为了限制电缆护套上的工频感应电压及环流,往往采用金属护套单端接地或金属护套交叉换位互联两端接地联接形式。理论计算和实际运行经验表明三相交叉互联两端接地均匀分段下电缆护套感应电压和护套环流较小。随着城市电力输电线路和高压电力电缆不断增多,高压电力电缆面临复杂的电磁环境,尤其是多回输电线路下单芯电力电缆护套感应电压和环流偏大,严重影响电力电缆的运行。关于多回输电线路下高压埋地电力电缆护套感应电压和环流的计算和分析,鲜有相关研究报道。本文通过建立电力电缆的护套环流和护套感应电压计算模型,进行了多回输电线路下高压埋地电力电缆护套感应电压和护套环流的实例计算。通过实例分析多回输电线路埋地单芯电力电缆的护套影响。计算分析表明多回输电线路的存在显著增大电缆护套感应和护套环流,与实际测量结果一致。     

基于有限元法的电缆金属护套感应电压仿真分析

为有效降低单芯电缆金属护套感应电压对电缆寿命及载流量的影响,科学合理地选择不同电缆结构的敷设排列方式和距离,利用有限元法对不同材料、结构的电缆金属护套感应电压进行了数值仿真分析。首先采用电磁感应定律对单芯电缆金属护套感应电压进行解析计算;再通过Ansoft Maxwell 15软件建立单回路电缆金属护套感应电压的3维简化模型,并验证了有限元分析方法的适用范围。在此基础上,计算护套、半导电屏蔽层在不同相对磁导率、体积电导率条件下的感应电压值,分析了钢带铠装层对金属护套感应电压的影响。结果表明,当金属护套的体积电导率由105 S/m增大到107 S/m时,电缆金属护套感应电压约降低2.86%;而当屏蔽材料的体积电导率由104 S/m增大到105 S/m时,电缆金属护套感应电压约降低6.06%。当金属护套的相对磁导率由1增大到10时,电缆金属护套感应电压约升高48.48%;而当屏蔽材料的相对磁导率由1增大到10时,电缆金属护套感应电压约升高6.06%;与无铠装层电缆相比,装有金属铠装层电缆的金属护套感应电压增大了近100%。     

高压单芯电缆金属护套回路缺陷感应电压的仿真研究

高压电缆附件发生故障时会造成金属护套感应电压的突变,当感应电压过高时,不仅易诱发电缆绝缘击穿,影响电缆的安全稳定运行,还会威胁人员安全。为此采用PSCAD建立了高压单芯电缆的仿真模型,针对单端接地和交叉互联接地两种接地方式及相应附件故障引起的金属护套回路缺陷,对电缆金属护套的对地感应电压进行了仿真计算。结果表明：电缆附件缺陷导致金属护套回路拓扑发生改变是引起金属护套感应电压改变的直接原因,金属护套失去有效接地后的感应电压会远高于正常时的感应电压。对于单端接地方式的电缆,金属护套回路新增对地支路引起的感应电压超出了国标规定的安全运行电压范围。对于交叉互联接地方式的电缆,金属护套开路缺陷引起的感应电压较小,不会威胁电缆的安全运行。该研究结果可为优化电缆接地方式及保障电缆运维安全起到参考作用,为电缆附件故障识别提供帮助。     

高压输电线缆增加敷设段长研究

传统高压单芯电缆设计分段长度偏短,导致电缆接头数量急剧增加,造成接头价格昂贵,工程投资随之上升,电缆运行的故障概率也相应提高.针对这一问题,开展高压输电线缆增加敷设段长对金属护套最大感应电压和护套环流的影响,并计算最大段长.基于瞬态电力系统仿真软件,对220 kV输电线缆在不同的接地方式、不同的排列方式下的金属护套感应...     

多回单芯电力电缆并联运行护套感应电压的计算与分析

为研究多回电缆并联运行护套感应电压对电缆运行安全和人身安全的影响,提出了适用于并联电缆护套感应电压的计算方法。以电磁感应定律为基础,先建模计算负荷电流在各回电缆线路的具体分配,再据此推导不同护套接地方式的多回并联运行电缆护套开口感应电压和护套沿线最大值感应电压的计算。以双回电缆并联运行为算例,分别编程求解了该方法和现有文献方法在几种典型敷设方式下的护套感应电压。并以数字仿真结果为参考对比分析了误差大小,结果证明了该方法的正确性。通过分析几种因素对护套感应电压的影响发现:并联运行电缆护套感应电压相对于单回电缆可能增大很多,选择交叉互联接地和品字形相序排列能显著降低并联电缆护套感应电压。     

双回路电缆-架空线混合线路感应电压电流计算

双回路同沟电缆-同塔架空线混合线路感应电压和感应电流的计算是检修时接地刀闸选型的关键。电缆回路间感应电压电流的计算不同于架空线路。电缆金属护套对线芯具有静电屏蔽作用,根据护套接地方式不同其对线芯也具有不同的电磁屏蔽效果。文中针对220 kV双回路电缆-架空线混合线路开展运行线路对检修线路的电磁感应研究。首先根据电磁耦合推导出混合线路的感应电压、电流计算公式。其次仿真计算分析,分别研究混合线路中电缆段长度占比的变化对感应电压电流的影响;电缆护套单端接地、双端接地以及交叉互联两端接地3种接地方式对于感应电流的影响;接地刀闸等效接地电阻对于感应电流的影响。结果可为混合线路接地刀闸选型提供理论计算参考。     

高速铁路对20 kV电力电缆电磁干扰特性研究

随着国内铁路沿线负荷密度增加和20 kV配电电压等级的推进,铁路电力系统采用20 kV电压等级的电缆贯通线呈现出很高的性价比。通过对20 kV电缆贯通线金属护层中产生的感应电压进行了理论分析,基于CDEGS软件建立了牵引供电系统与20 kV电缆贯通线的电磁耦合仿真模型,研究了电缆贯通线感应电压的分布及变化规律,最后依据标准限值给出不同长度电力电缆应选用的接地方式,为工程设计人员提供了参考依据。     

高压电缆接地电流的计算及其影响因素分析

单芯高压电缆金属护套接地电流过大会导致其护套上产生大量附加损耗,降低电缆载流量,缩短电缆使用寿命。为分析电缆线路金属护套中的接地电流,建立了单芯电缆交叉互联接地方式下接地电流的数学计算模型,并编制了相应的计算程序,通过与实测值比较,验证了该计算程序能准确得到实际电流值。在此基础上,分析了单芯高压电缆金属护套接地电流与其接地电阻、护套参数以及大地电阻率等影响因素的关系。结果表明,电缆接地电阻对接地电流的影响较大;在工程实际范围内,金属护套参数对接地电流值影响不大;只有当大地电阻率很低时,接地电流值才对大地电阻率比较敏感。研究结果为高压电缆运行维护提供了理论依据。     

铁路10kV电力电缆屏蔽层感应电压计算分析

为了将铁路10kV电力电缆屏蔽层感应电压控制在合理的范围内,根据电气化铁路供电系统的特点,采用ATPdraw软件仿真和理论分析的方法,仿真计算电气化铁路供电系统(即牵引供电系统和电力电缆供电系统)对电力电缆屏蔽层感应电压的影响,分类讨论在不同输电线路长度下基于屏蔽层感应电压的电力电缆屏蔽层接地方式选择。仿真计算结果表明,通过改变牵引供电电流相位、幅值以及调整电缆间距可以有效地降低电力电缆屏蔽层感应电压。同时给出了在三种接地方式下,当牵引供电电流相位改变时,电力电缆最大敷设长度与电缆间距的关系。     

高压单芯电缆金属护套感应电压仿真计算及最大允许敷设长度研究

提高电力电缆的敷设长度,可以减少中间接头数量,提高系统供电可靠性。文中从高压单芯电缆电气制约、运输制约和敷设制约三方面探究了延长高压单芯电缆最大允许敷设长度的可能性。还分析了,当电缆长度增加,发生雷电过电压入侵和单相接地故障时,金属护套感应过电压的变化情况。研究表明:感应电压允许值为300 V时,感应电压不再是限制电缆敷设长度的主要因素。最后在金属护套感应电压仿真计算、电缆盘公路运输和电缆敷设牵引力计算的基础上,对某变电站电缆线路提出敷设建议。     

高速铁路电磁影响下平行电缆接地方式的选择∗

随着电气化铁路的高速发展,铁路网密度不断加大,高速列车行驶由于牵引电流大会对并行的电力电缆安全运行造成电磁影响.研究了高速铁路对平行电缆的容性、感性和阻性耦合机理,推导了AT牵引供电系统短回路附近大地电位的理论公式.建立复线AT牵引供电系统和电缆的仿真模型并与数学模型对比验证,仿真了在不同并行长度、接近距离和接地方式条件下的电缆金属护层的感应电压、感应电流大小,得出不同并行长度下保证电缆和人员安全的接近距离,对比了不同接地方式的优劣,并提出了工程防护建议措施.     

回流线对2500mm2单芯电缆金属护套感应电压的影响分析

单芯电缆的金属套单端接地方式需在不接地端设置电压限制器以确保电缆的正常运行.电压限制器被击穿会导致两端接地,形成环流发热而降低载流量,加速主绝缘的老化.因此,在工程设计中必须计算金属套的各种感应电压大小并制定相应措施来限制感应电压,其中对金属套单端接地方式而言增加回流线是直接有效的方式.由于单芯电缆金属套感应电压与负荷电流大小、回路数、排列位置、分段电缆长度和回流线的设置位置都密切相关,本研究以220 kV线路的2500 mm2单芯电缆为例详细计算分析不同电流、不同回路、不同长度、不同回流线位置时的感应电压大小,其结论对如何设置回流线,什么情况下需设置回流线有着积极的意义.     

高压输电线缆增加敷设段长研究

传统高压单芯电缆设计分段长度偏短,导致电缆接头数量急剧增加,造成接头价格昂贵,工程投资随之上升,电缆运行的故障概率也相应提高,增大单段长度可有效解决这一问题。对金属护套感应电压和护套环流进行计算研究,推算出最大可能的敷设段长。使用解析公式和仿真计算两种方法,对220kV输电线缆在不同的接地方式、不同的排列方式下的金属护套感应电压进行计算,给出了可行的最大敷设段长,并对两种计算方法所得结果进行了对比。分析了负载不平衡或段长不平衡对护套环流的影响,对段长增加后不平衡负载或段长时的护套环流进行了仿真计算,提出最大敷设段长的选取还应考虑不平衡状态下的护套环流是否超限。     

新型电缆贯通供电系统运行特性分析

新型电缆贯通供电方案是有效减少(或取消)牵引网电分相的方法之一,但梯级供电方案导致电缆牵引网结构复杂。为了研究电缆贯通供电系统运行特性,运用二端口网络解析理论,将电缆牵引网分解为牵引电缆、接触网–钢轨、牵引变压器三类子网络。根据节点电压分裂法,建立了电缆贯通供电系统的统一解算模型,计算节点电压和支路电流,得到电缆贯通供电系统的运行特性。在基波频率下,分析了一个系统案例在不同工况时的牵引网电压变化与牵引变压器电流分配关系。在谐波频率下,研究了系统内的高次谐波传输问题。分析发现,较既有牵引供电系统,电缆贯通供电系统电压损失小,再生能量利用率高,在中心变电所内的谐波放大作用弱,新系统的服役性能优越。