超高壓市交聯(lián)電纜排列方式與護(hù)層感應(yīng)電壓的分析研究

1、超高壓交聯(lián)電纜排列方式與護(hù)套環(huán)流分析研究王康新1，高海洋2（1. 江蘇省電力設(shè)計(jì)院，江蘇 南京；2. 南京供電公司，江蘇 南京 210013）摘 要：國(guó)內(nèi)首條220kV超高壓、大長(zhǎng)度、大截面交聯(lián)電纜輸電線路，已在南京首座市內(nèi)變電站220kV大行宮變電站，安全供電近十年時(shí)間。計(jì)算各種電纜排列方式的護(hù)層感應(yīng)電壓，分析各種排列方式下交叉互聯(lián)電纜的護(hù)套環(huán)流，對(duì)比各種方式下護(hù)套電流環(huán)流情況，為以后大截面電纜敷設(shè)作依據(jù)。關(guān)鍵詞：超高壓；交聯(lián)電纜；排列方式；感應(yīng)電壓；護(hù)套環(huán)流0 引言國(guó)內(nèi)首條220kV超高壓、大長(zhǎng)度、大截面交聯(lián)電纜輸電線路，已成功的在南京首座市內(nèi)變電站220kV大行宮變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行十年。

2、本文重點(diǎn)闡述該電纜工程在設(shè)計(jì)時(shí)電纜敷設(shè)方式比對(duì)，然后根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，通過(guò)計(jì)算該電纜工程各種敷設(shè)方式下的護(hù)套環(huán)流損耗，比較各種敷設(shè)方式下的經(jīng)濟(jì)效益。1 工程實(shí)例220kV大行宮送電工程選型電纜截面為1×800mm2，四分割導(dǎo)體，;線路長(zhǎng)度為7.435 km（#線），7.422 km（#線），土壤溫度：25，土壤熱阻：2.0m/w，最高空氣溫度：45/25（平均），土壤電阻率=35.1，線路電氣結(jié)構(gòu)為分成四大段交叉互聯(lián)，兩端直接接地，具體見(jiàn)圖1。雙回路電纜敷設(shè)（線路附近無(wú)平行接地導(dǎo)體），以電纜溝敷設(shè)為主，排管為輔。同一回路間各相之間的軸距為300mm，雙回路之間的軸距為300mm。根據(jù)大行

3、宮變?cè)O(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，220kV部分為帶斷路器的線路變壓器組接線。180MVA 主變壓器220kV 側(cè)工作電流按在95% 額定電壓下仍輸送電流計(jì)算為：ED電纜終端 BH護(hù)層保護(hù)器 NJ直接接頭 I J絕緣接頭其中：1# 線最長(zhǎng)的小段為 643m，2# 線最長(zhǎng)的小段為 630m.圖1 大行宮變電站電纜電纜護(hù)套接地方式圖2 電纜不同排列方式下的電纜護(hù)套感應(yīng)電壓計(jì)算2.1電纜溝內(nèi)排列方式（正三角形）正三角形電纜溝內(nèi)排列方式見(jiàn)圖2。圖2 正三角形電纜溝內(nèi)排列方式2.2 電纜排管內(nèi)排列方式（正反三角形）正反三角形電纜排管內(nèi)排列方式見(jiàn)圖3。圖3 正反三角形電纜排管內(nèi)排列方式 2.3 電纜溝或排管內(nèi)排列方式（平面

4、直線形）平面直線形電纜溝或排管內(nèi)排列方式見(jiàn)圖4。圖4 平面直線形電纜溝或排管內(nèi)排列方式SA1=2I×10-7××SB1=2I×10-7××SC1=2I×10-7××SA2=2I×10-7××SB2=2I×10-7××SC2=2I×10-7××2.4 電纜構(gòu)成排管內(nèi)排列方式(上下層直線形)上下層直線形電纜構(gòu)成排管內(nèi)排列方式見(jiàn)圖5。圖5 上下層直線形電纜構(gòu)成排管內(nèi)排列方式SA1=2I×10-7×

5、15;SB1=2I×10-7××SC1=2I×10-7××SA2=2I×10-7××SB2=2I×10-7××SC2=2I×10-7××2.5電纜溝或排管內(nèi)排列方式(對(duì)邊三角形)對(duì)邊三角形電纜溝或排管內(nèi)排列方式見(jiàn)圖6。圖6 對(duì)邊三角形電纜溝或排管內(nèi)排列方式SA1=2I×10-7××SB1=2I×10-7××SC1=2I×10-7××SA2=2I×1

6、0-7××SB2=2I×10-7××SC2=2I×10-7××3 各種敷設(shè)方式下護(hù)套環(huán)流計(jì)算公式 3.1 護(hù)套鏈I、II、III回路的不平衡電壓為3.2 各序電流計(jì)算(1)交叉互聯(lián)各段護(hù)套與線芯間正(負(fù))序互感抗值分別為：(2)護(hù)套鏈I、II、III的正(負(fù))序阻抗為(3)零序阻抗的計(jì)算 其中D=，d=300mm。3.3各序電壓計(jì)算公式3.4可得各序電流護(hù)套鏈各序電流用對(duì)稱分量合成法即可計(jì)算得到為Park變換計(jì)算因子。4 各種敷設(shè)方式下的計(jì)算結(jié)果各種敷設(shè)方式下的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。表1 各種敷設(shè)方式下的計(jì)算結(jié)果敷設(shè)方式

7、I感應(yīng)電壓II感應(yīng)電壓III感應(yīng)電壓環(huán)流有效值(A)正三角形2.185+j39.25-9.55+j23.962.185+j39.2512.86732.9-j10.4925.53-j23.2532.9-j10.4915.77-25.53-j3.71-32.9-j21.52-25.53-j3.7112.16正反三角形4.87+j38.06j21.344.87+j38.0627.5430.53-j3.7118.48-j24.5930.53-j3.7122.63-18.48-j10.67-30.53-j23.25-18.48-j10.6725.19平面直線形15.93+j47.34j24.2315.9

8、3+j47.346.8533.03-j5.1520.98-j26.0333.03-j5.1514.58-20.98-j12.11-33.03-j37.47-20.98-j12.1113.73上下層直線形20.02+j50.8820.02+j50.8820.02+j50.886.4934.06-j19.6634.06-j19.6634.06-j19.666.49-34.06-j42.78-34.06-j42.78-34.06-j42.786.49對(duì)邊三角形1.94+j40.45j25.411.94+j40.4556.5632.12+j2.3314.04-j22.0232.12+j2.3326.4

9、5-28.03-j9.22-34.06-j21.9-28.03-j9.2238.04根據(jù)表1計(jì)算結(jié)果，電纜上下層直線形排列方式護(hù)套環(huán)流最小，環(huán)流為線芯電流的1.3%；平面直線形電纜排列護(hù)套環(huán)流達(dá)線芯電流的2.9%；正三角形電纜排列護(hù)套環(huán)流達(dá)線芯電流的3.2%；正反三角形電纜排列護(hù)套環(huán)流達(dá)線芯電流的5.5%；對(duì)角三角形排列方式最大，最高達(dá)線芯電流的11.4%。5 結(jié)語(yǔ)以上五種電纜敷設(shè)方式的金屬護(hù)套感應(yīng)電壓均滿足規(guī)程規(guī)定，電纜上下層直線形排列方式護(hù)套環(huán)流最小，金屬護(hù)套損耗最??；對(duì)角三角形排列方式護(hù)套環(huán)流最大，金屬護(hù)套損耗最大。在實(shí)際的電纜敷設(shè)和運(yùn)行中，平面直線形電纜排列方式要求電纜通道較寬，占用較

10、大的通道資源；電纜上下層直線形排列方式護(hù)套環(huán)流最小，但是電纜的敷設(shè)施工及運(yùn)行維護(hù)較麻煩，供電公司的運(yùn)行部門(mén)不同意這種排列方式；對(duì)角三角形排列方式護(hù)套環(huán)流最大，會(huì)加速電纜主絕緣的老化和降低交聯(lián)電纜的載流量；正三角形電纜排列方式及正反三角形電纜排列方式的金屬護(hù)套感應(yīng)電壓及護(hù)套環(huán)流均能滿足規(guī)程規(guī)定及運(yùn)行要求，對(duì)電纜線芯負(fù)荷能力及及護(hù)套溫升影響不到，在實(shí)際電纜線路工程中運(yùn)用也最多。參考文獻(xiàn)：1 鄭肇驥,王焜明.高壓電纜線路M.北京:水利電力出版社,1983: 113, 239-246.2 解廣潤(rùn).解廣潤(rùn)論文選集M. 武漢:武漢水利電力大學(xué)出版社,1999: 181-189.3 江日洪.交叉互聯(lián)電纜護(hù)層過(guò)電壓的分析計(jì)算M. 武漢:武漢水利電力學(xué)院出版社,1982: 1-5.4 電纜護(hù)層小組.高壓電纜護(hù)層過(guò)電壓的研究M. 武漢:武漢水利電力學(xué)出版社, 1979: 1-6.5 楊守信,楊力.110kV長(zhǎng)慶電纜護(hù)套絕緣過(guò)電壓保護(hù)分析計(jì)算J.高電壓技術(shù), 2004, 30(4).6 何利平.110kV都北線電纜護(hù)套的感應(yīng)電壓和環(huán)流分析計(jì)算J.高電壓技