超高壓市交聯(lián)電纜排列方式與護層感應電壓的分析研究

1、超高壓交聯(lián)電纜排列方式與護套環(huán)流分析研究王康新1，高海洋2（1. 江蘇省電力設計院，江蘇 南京；2. 南京供電公司，江蘇 南京 210013）摘 要：國內首條220kV超高壓、大長度、大截面交聯(lián)電纜輸電線路，已在南京首座市內變電站220kV大行宮變電站，安全供電近十年時間。計算各種電纜排列方式的護層感應電壓，分析各種排列方式下交叉互聯(lián)電纜的護套環(huán)流，對比各種方式下護套電流環(huán)流情況，為以后大截面電纜敷設作依據(jù)。關鍵詞：超高壓；交聯(lián)電纜；排列方式；感應電壓；護套環(huán)流0 引言國內首條220kV超高壓、大長度、大截面交聯(lián)電纜輸電線路，已成功的在南京首座市內變電站220kV大行宮變電站安全穩(wěn)定運行十年。

2、本文重點闡述該電纜工程在設計時電纜敷設方式比對，然后根據(jù)設計結果，通過計算該電纜工程各種敷設方式下的護套環(huán)流損耗，比較各種敷設方式下的經濟效益。1 工程實例220kV大行宮送電工程選型電纜截面為1×800mm2，四分割導體，;線路長度為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，線路電氣結構為分成四大段交叉互聯(lián)，兩端直接接地，具體見圖1。雙回路電纜敷設（線路附近無平行接地導體），以電纜溝敷設為主，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、宮變設計說明書，220kV部分為帶斷路器的線路變壓器組接線。180MVA 主變壓器220kV 側工作電流按在95% 額定電壓下仍輸送電流計算為：ED電纜終端 BH護層保護器 NJ直接接頭 I J絕緣接頭其中：1# 線最長的小段為 643m，2# 線最長的小段為 630m.圖1 大行宮變電站電纜電纜護套接地方式圖2 電纜不同排列方式下的電纜護套感應電壓計算2.1電纜溝內排列方式（正三角形）正三角形電纜溝內排列方式見圖2。圖2 正三角形電纜溝內排列方式2.2 電纜排管內排列方式（正反三角形）正反三角形電纜排管內排列方式見圖3。圖3 正反三角形電纜排管內排列方式 2.3 電纜溝或排管內排列方式（平面

4、直線形）平面直線形電纜溝或排管內排列方式見圖4。圖4 平面直線形電纜溝或排管內排列方式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 電纜構成排管內排列方式(上下層直線形)上下層直線形電纜構成排管內排列方式見圖5。圖5 上下層直線形電纜構成排管內排列方式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電纜溝或排管內排列方式(對邊三角形)對邊三角形電纜溝或排管內排列方式見圖6。圖6 對邊三角形電纜溝或排管內排列方式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 各種敷設方式下護套環(huán)流計算公式 3.1 護套鏈I、II、III回路的不平衡電壓為3.2 各序電流計算(1)交叉互聯(lián)各段護套與線芯間正(負)序互感抗值分別為：(2)護套鏈I、II、III的正(負)序阻抗為(3)零序阻抗的計算 其中D=，d=300mm。3.3各序電壓計算公式3.4可得各序電流護套鏈各序電流用對稱分量合成法即可計算得到為Park變換計算因子。4 各種敷設方式下的計算結果各種敷設方式下的計算結果見表1。表1 各種敷設方式下的計算結果敷設方式

7、I感應電壓II感應電壓III感應電壓環(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計算結果，電纜上下層直線形排列方式護套環(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套環(huán)流達線芯電流的2.9%；正三角形電纜排列護套環(huán)流達線芯電流的3.2%；正反三角形電纜排列護套環(huán)流達線芯電流的5.5%；對角三角形排列方式最大，最高達線芯電流的11.4%。5 結語以上五種電纜敷設方式的金屬護套感應電壓均滿足規(guī)程規(guī)定，電纜上下層直線形排列方式護套環(huán)流最小，金屬護套損耗最??；對角三角形排列方式護套環(huán)流最大，金屬護套損耗最大。在實際的電纜敷設和運行中，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套環(huán)流最小，但是電纜的敷設施工及運行維護較麻煩，供電公司的運行部門不同意這種排列方式；對角三角形排列方式護套環(huán)流最大，會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套感應電壓及護套環(huán)流均能滿足規(guī)程規(guī)定及運行要求，對電纜線芯負荷能力及及護套溫升影響不到，在實際電纜線路工程中運用也最多。參考文獻：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.解廣潤論文選集M. 武漢:武漢水利電力大學出版社,1999: 181-189.3 江日洪.交叉互聯(lián)電纜護層過電壓的分析計算M. 武漢:武漢水利電力學院出版社,1982: 1-5.4 電纜護層小組.高壓電纜護層過電壓的研究M. 武漢:武漢水利電力學出版社, 1979: 1-6.5 楊守信,楊力.110kV長慶電纜護套絕緣過電壓保護分析計算J.高電壓技術, 2004, 30(4).6 何利平.110kV都北線電纜護套的感應電壓和環(huán)流分析計算J.高電壓技