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。     

VSC-HVDC与平行架设交流线路基频电磁感应边界条件

推导及分析了交流输电线路与VSC-HVDC平行架设系统基频电磁感应边界条件。通过换流器开关函数及调制理论,得出电压源型换流器直流侧基频等值电路阻抗(导纳)矩阵。该等值电路阻抗矩阵可用于与分布式传输线二端口传递函数方程联立求解,从而对直流线路感应电压、电流大小进行频域参数分析。通过PSCAD/EMTDC电磁暂态软件仿真,得出只计及换流器开关函数基频成分的换流器直流侧基频等值电路,对于分析交直流平行架设系统基频感应电压、电流传递是准确有效的,从而验证了该等值电路的正确性与该方法的可行性。     

高压单芯电缆单相接地故障护套过电压特性仿真分析

高压单芯电力电缆在敷设过程中,为了限制感应电压、增加单段电缆长度、减少中间接头数量,金属护套层往往采用交叉互联接地.若电力电缆发生单相接地故障,在交叉互联点会感应出较高的过电压,影响电缆使用寿命.对此利用电磁暂态软件EMTP,研究了在单相接地故障情况下高压单芯电缆金属护套过电压特性,分析了电缆整体排列方式、接地电阻、负荷性质、交叉互联各小段电缆长度以及混合排列方式对金属护套过电压的影响程度.研究结果表明:电缆整体排列方式、交叉互联各小段电缆长度和混合排列方式对金属护套过电压的影响较大;接地电阻和负荷性质对感应过电压的影响较小.     

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。     

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。     

直流电缆上交流分量的计算及其屏蔽

交直流电缆并行敷设时,交流电缆会在直流电缆上产生感应电动势,进而产生工频电流分量.为此,针对上海柔性直流输电工程中可能的几种敷设方式下,对交流电缆在直流电缆上的感应电动势进行了计算,并且实测了不同接地方式下直流电缆金属屏蔽层对交流分量的屏蔽系数.计算结果表明,不同的敷设方式下交流电缆在直流电缆上产生的纵向感应电动势不同,三相交流电缆对直流电缆电磁耦合距离的不同是产生纵向感应电动势的根本原因;计算结果还发现在三相交流电缆与直流电缆耦合距离越远,所产生的纵向感应电动势越小;在4种敷设方式下,耦合距离超过2m后纵向感应电动势趋近于0.最后,还给出了实际工程中考虑屏蔽效应的直流电缆上感应电动势的计算方法,并且提出了屏蔽直流电缆上交流分量的方法.     

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。     

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。     

柔性直流输电系统电缆护套过电压仿真

直流电缆可靠性是保障柔性直流输电的关键,电缆本体故障特性分析能够为今后直流电缆设计和柔直输电系统的保护提供依据。因此依托于厦门柔直输电示范工程,基于分布参数的π型陆缆结构,建立了RLC分布参数的γ模型,并在Matlab/Simulink平台上进行了陆缆主绝缘故障后系统故障特性的仿真。仿真结果表明:金属护套上电流和电压的故障特性与主绝缘故障位置有关,故障点距离单侧换流站越近,故障电流峰值越大,且分布在直流电缆故障端和换流站端金属护套上的感应电压越大;此外,主绝缘在距离换流站不同距离处发生故障后,护套单端接地系统与护套两端接地系统中各单元感应过电压的分布趋势大致相同,金属护套上每m感应电压介于数百V至数千V之间,由护套单端接地模型可以近似分析两端接地模型中系统的故障特性。     

高速铁路电力贯通线单芯电缆金属护套感应电压产生机理的研究

高速铁路电力贯通线采用单芯电缆敷设在轨道两侧的电缆槽内,由于受电气化铁路和自身通过的交变电流的影响,电缆金属护套产生的感应电压已经严重影响了运营维护人员的人身安全和电力设施的安全运行。本文重点研究了高速铁路电力贯通线单芯电缆的金属护套感应电压的各种影响因素,通过理论分析并结合CDEGS仿真计算软件,建立不同运行电流下的牵引供电系统及电力贯通线仿真计算模型,对单芯电缆护层保护器接地方式、电力贯通线电缆自身通过的电流、电缆的长度以及不同运行电流下的牵引供电系统等因素进行了仿真分析。     

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。     

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。     

混合排列方式在交叉互联电缆中的应用

城市电网改造引起电缆线路割接,造成原有交叉互联接地方式被打破,这将导致金属护套中产生环流。从分析金属护套环流产生原理入手,找出影响金属护套感应电压的主要因素,通过相量图分析交叉互联电缆金属护套感应电压相量,提出混合排列方式在某些场合可以降低金属护套环流。同时,通过EMTP仿真验证了结论的正确性,并明确了混合排列方式的应用范围。     

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%。     

多端柔性直流输电系统谐波特性及交互机理分析

为分析基于模块化多电平换流器的多端柔性直流输电系统(MMC-MTDC)的谐波特性及交互机理,首先引入平均开关函数的概念,建立了MMC详细时域模型,忽略内部动态特性得到MMC简化模型,从而得到MMC-MTDC的等值电路以及各换流器直流侧谐波电流对各换流器直流端口电压谐波的传递函数。随后,定义MMC交流侧电流和直流侧电压电流的各阶动态相量为状态变量,将MMC时域模型转化为序分量动态相量谐波分析模型,得到MMC特征谐波分布特性及交直流侧谐波传递机理。通过描绘换流器直流侧谐波电流对各换流器直流端口电压谐波传递函数的频率特性曲线,分析了MMC-MTDC的谐振特性以及谐波在不同换流器间的交互机理。最后,在MATLAB/Simulink中的仿真验证了谐波特性及交互机理分析的正确性,分析结果可为谐波抑制策略的提出提供理论支撑。     

110kV都北线电缆护套的感应电压和环流分析计算

通过对110kV都北线电缆工程中电缆护套感应电压和护套链中环流的计算,确定电缆的接地方式。指出本工程中电缆交叉互联的单元分段即使在最大负荷电流情况下,护套的感应电压和护套链电路中的环流均满足设计规范要求。     

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。     

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。