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。     

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。     

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。     

多回路高压电缆金属护套环流计算研究与分析

当高压电缆接地方式不正确,金属护套发生破损或电缆屏蔽层发生断裂破损时,电缆护套环流均会产生变化,因此电缆护套环流可作为判别电缆是否正常运行的重要检测项之一,现实中高压电缆多采用多回电缆并列敷设,使得长距离、多回路的单芯高压电缆线路护套环流问题更加复杂。根据多回路电缆护套环流的模型,设计出一种可计算多回路任意排列电缆的护套环流计算软件,并结合现场实验案例验证了软件的可靠性,同时通过软件计算得出理想的电缆排列方式,为未来电缆敷设提供一定的依据。     

多回路电力电缆不同敷设方式对环流的影响

近年来随着城市建设的不断发展,地下多回路敷设电缆线路越来越多,金属护套环流的损耗问题日趋严重。为此基于电磁感应原理计算三、四回路单芯电缆线路不同敷设方式下护套感应电压,通过建立电缆线路阻抗模型推导环流矩阵方程,获得金属护套环流变化规律。结果表明,多回路系统下,靠近中间的回路环流相对两边要小,回路数增多,环流最大值也增加;随着相间距及接地电阻的增加可以降低环流;分段越不均匀,对环流最大值影响较大且三相环流差别越大;三回路中,并列平行敷设方式下,环流最小的相序组合为ABC-CAB-ABC和ABC-CBA-ACB,品形敷设方式下,环流最小相序为ACB-BAC-ACB、CAB-CBA-CAB;四回路中,并列平行敷设方式下,环流最小的相序组合为ABC-CAB-ABC-CAB,环流最大值约为2 A,其他相序组合下环流最大达到5.5A,品形敷设方式下,不论何种相序组合方式的环流均≤2 A,环流最小相序为CAB-CBA-CAB-CBA。以上分析结果对电缆线路规划、设计及运维具有较好借鉴意义。     

长距离330 kV电缆护套交叉互联接地方式研究及回流缆优化布置方法

随着电压等级的升高和电缆的增长,为了实现330 kV电缆线路设计的合理化、规范化,给出护套保护器等装置的选型依据,文中研究了长距离330 kV电缆的两种护套交叉互联方式。首先根据已有的330 kV电缆参数和隧道敷设方式,使用电磁暂态分析软件EMTP-ATP进行仿真建模,对正常运行时线路各点护套感应电压进行分析,得出其分布规律和两种不同护套接地方式的感应电压特征。其次,探讨了系统发生单相短路接地故障时,故障线路和非故障线路的护套故障感应电压波形特点以及分布规律,将两种接地方式下的感应电压数据进行了对比,并探讨了电缆线路的增长对分布规律和感应电压值的影响。最后,针对单端经保护接地方式提出回流缆布置方法,并研究了增设回流缆和采取回流缆换位对系统的影响。根据仿真研究可得,护套两端直接接地方式在稳态以及暂态故障时感应电压值相对较低,且有较高的经济性,可以作为330 kV电缆护套的首选接地方式。若采用单端接地方式,增设回流缆可以减小故障时电缆护套感应电压,采用回流缆换位可以减小稳态运行时的环流大小。     

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。     

双回路电缆护套环流计算及影响因素分析

为分析电缆线路中的环流,推导了双回路敷设电缆护套环流的计算方程,并自行编制运算程序实现了计算机求解。结合某电力设计院两回路电缆的实际敷设及运行参数,计算了直线排列交叉互联情况下电缆护套中的环流,并对影响金属护套中环流值大小的相关因素作了简单分析,减小环流值的方法有增大接地电阻、使电缆紧密排列、保证电缆交叉互联段长度相等等。同时,提供了对应单回路敷设情况下的计算结果进行比较,结果表明计算护套环流时双回路不能以单回路情况简化。相关推导过程及程序设计思想可推广应用于双回路电缆的其它敷设形式或更高回路数的电缆线路。     

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...     

高压单芯电缆同相双回输电方式与运维分析

高压单芯电缆同相双回输电方式可以提高线路输送容量,但每根电缆线路电流分配不均匀限制了整体电缆回路输送更多的容量,为此分析同相2根并联线路的电路模型,计算电缆同相2根并联运行时电流分配以及感应电压,并利用实际线路的电流值验证了电缆的电流分配系数和不平衡系数;然后,计算了同相双回并联电缆线路护套环流,对比同相双回电缆护套分别独立交叉互联和相联后再交叉互联,得出前者环流值小很多;最后,针对同相并联电缆的输电方式,在电缆故障抢修方面给出了建议。实际的应用验证了此输电方式的有效性。     

高压XLPE电缆金属护套环流的计算分析

分析高压XLPE电缆金属护套中环流的组成,介绍了电缆金属护套中电容电流、感应电势、感应电流的计算模型,比较了典型110kV、220kV高压电缆在单端接地和交叉互联接地两种接地方式下电缆金属护套环流的计算和实测结果,讨论了金属护套环流计算结果的影响因素。     

外护套环流及接地不良对电力电缆的影响分析

对于电力电缆来说,由于电磁耦合的存在,当电缆长度不同时其外护层应采取单点接地、全接地(两端接地)、交叉互联接地等方式,避免由于外护套接地不当产生环流;电缆敷设应注意保护外护套,避免损坏,造成外护套多点接地产生环流。在环流回路中接触不良局部产生高温过热或由于环流过大所产生高温过热会对电缆的绝缘造成不良影响,甚至烧毁电缆绝缘。针对几条运行电缆外护套环流的实测和一条在试验中烧坏的电缆的初步分析,为运行中电缆的外护套接地方式和电缆试验提出了参考意见。     

110kV海底电缆接地方式对载流量和环流的影响

针对长距离敷设海底电缆中间无法进行交叉互联、容易导致环流过大从而引起海缆接地系统故障的问题,以110 kV湾金线海底电缆为例,研究接地方式对电缆环流和载流量的影响,分析故障情况,提出一种金属护套接地方式的改造方案,计算改造前后电缆线路的环流、感应电势和载流量,所得结果表明,改造后的方案能有效限制金属护套的感应电压和环流,显著提高海底电缆的输送电流。接地方式、位置与电缆环流和载流量有一定关联性,对电缆接地方式进行改造可有效解决环流问题,大大提高海底电缆载流量。     

电缆护套环流估算公式的拟合及排列方式的优化

护套交叉互联双端接地电缆中,3段电缆长度不均等,或电缆排列方式不对称,均会导致金属护套中产生环流。文中分析了排管敷设的单回路交叉互联电缆金属护套感应电压相量和,采用EMTP模型仿真不同的电缆分段长度差下的金属护套环流,得到EMTP仿真数据样本,用来拟合金属护套环流估算公式,最后将拟合的估算公式计算值与EMTP仿真数据进行对比,检验了估算公式的适用性。此外,还分析了不同排列方式感应电压相量,提出并验证了在不等长分段电缆中,采用恰当的混合排列方式可以降低金属护套环流。     

交直流电缆混合敷设的基频电磁感应特性计算与分析

为制定针对性的感应电压/电流抑制措施,开展了交直流电缆混合敷设情况下直流电缆基频感应电压和电流的理论计算和特性分析。基于模块化多电平换流器(modular-multilevel-converter, MMC)结构和工作原理,得出了换流器基频阻抗计算方法。结合交直流电缆混敷时基频感应电压的计算,给出了基频感应电流的理论计算式。分析了各种电缆敷设方式下电缆间耦合距离、直流电缆金属护套接地方式以及直流电缆交叉换位等对电磁感应特性的影响规律,采用对称分量法计算了交流系统多种暂态过程中的基频感应电压。建立了MMC交直流电缆混合敷设的PSCAD/EMTDC仿真模型,稳态和暂态下基频感应特性误差分别不超过7%和9.6%,验证了所提出基频感应特性理论计算的有效性和电磁感应特性影响分析的正确性。仿真结果还表明,减小金属护套接地电阻和提高护套材料磁导率可有效增强其对电磁感应的屏蔽效果,直流电缆交叉换位敷设时可降低交流电缆的电磁感应。     

XLPE电缆地线电流分析与接地改造措施一例

根据某工程电缆的结构参数、敷设环境和运行参数近似计算了电缆地线中的电容和感应电流后按电缆运行最高负荷和金属护套感应电压的安全值提出并评估了电缆接地改造方案。结果表明,选择电缆接地方式时需综合考虑电缆结构参数、长度、负荷大小等因素。     

多回路电缆护套交叉互联方式下的环流计算方法

建立了多回交叉互联方式下电缆线路护套环流的计算模型,推导护套环流分布计算方法,并以某电力公司110 kV两回线路为例,建模计算了其在交叉互联方式下电缆线路3种不同相序排列时,两回路电缆的护套环流大小。计算结果表明,由于多回路电缆线路之间存在更强的电磁耦合关系,使得电缆电流分布的不均匀程度更为突出。     

在高压电缆线路中回流线对降低护层电压的效用

近年来,为了降低高压单芯电缆的护层损耗,已普遍采用金属护套单点互联和交叉互联接地方式。但是,在线路单相接地故障时,不仅电缆的金属护套感应了高电压,而且对其它平行导线,如通讯电缆、控制电缆等也感应了危险电压。本文叙述了在单点互联电缆线路中,为什么要敷设一根平行接地导线(亦称回流线),它能否起到既降低感应电压又降低地电位升高的作用问题。