220kV电缆线路工频参数的计算与分析

2015-05-30郑玉

企业技术开发·中旬刊 2015年8期

郑玉

摘要：电缆线路工频参数的准确性对系统继电保护整定、精确计算、故障分析、各种短路电流计算、故障处理以及选择电力系统运行方式的最终结果有直接的影响。因此，输电线路参数准确且精确的计算对于保证电力系统是否安全稳定运行具有重要的意义。文章首先介绍了电缆线路工频参数的基本方法，然后通过对220 kV电缆线路的工频相参数及序参数的计算与分析，进一步对220 kV电缆线路工频参数的计算进行分析并得出结论，以保证电力系统正常、有效的运行。

关键词：220 kV；工频参数；电缆线路；序参数；相参数

中图分类号：TM751 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）23-0124-01

1 电缆线路工频参数的基本计算方法

在进行电缆线路工频参数的计算时，可以借助手册和产品的目录中线路单位的长度参数，然后将这些参数代入相关的计算公式中，最后通过计算所得到电缆线路工频参数，因此我们将这种计算方法叫做近拟计算；另一种是根据电缆线路的排列位置以及线路结构等参量进行的线路工频参数计算，这是一种准确而精确的计算方法。随着电缆线路回路数量的增加，该方法的计算量和计算难度也会因此增加。但是在计算量和计算难度变大的同时，我们必须根据实际情况做出多种的假设和近拟，以便于计算。而且，在计算的同时还要考虑到电缆线路距离的问题。当单根电缆间的距离相隔较远时，电缆间的耦合度很小，因此可以忽略不计，而且正序参数与零序参数基本相同；但是当三相电缆的距离较近时，就要将电缆线之间的耦合计算在内。而且电缆线路中金属保护套是否进行交叉互联以及接地的方式不同，对电缆线路的正序参数及零序参数都有一定的影响。

2 220 kV电缆线路的相参数计算

电缆线路组成图，如图1所示，电缆线路一般是由几个单元组成，图中将电缆单元分为了3个小段，电缆单元间和电缆两端的接地电阻分别用不同的电阻符号进行表示，在图中的电缆单元之间每一个小段可以看作是6根以大地作为不同的依据的金属导线回路。

图中将3根作为三相线芯，分别为A、B、C，将其他3根作为三相金属保护套X、Y、Z。以其中的一条相线A相为例，将金属保护套的单位长度的自阻抗用Z'XX表示，电缆线芯的单位长度的自阻抗用Z'AA表示，因此，线芯与同相保护套之间单位长度的互阻抗用Z'AX表示，线芯的几何平均半径用rGMRc表示，金属护套的几何平均半径用rGMRs表示，故障电流以大地为回路时的等值深度用De表示，即公式为：

但是，从日常实践经验来看，当电缆线路的相间距离大于金属保护套和线芯之间的距离时，线芯与另外一相的金属保护套间的单位长度的互阻抗跟俩相金属保护套单位长度的互阻抗近似相等。而且在进行不同布置方式时不同相线芯间的互阻抗、线芯与另一相金属保护套间的互阻抗、金属保护套间的互阻抗是主要影响电缆工频参数的。但是在三相电缆线路进行品字型的排列时，电缆线路中的电抗参数的平衡性比其他的排列方式要好。而且不同的布置方式对于电缆线路中的电容矩阵的影响也不大，三相线路中无相间耦合，因此，三相电容参数是平衡的。

3 220 kV电缆线路序参数的计算与分析

在常用的电缆线路计算程序中，电缆线路的序参数不能直接的获得，而且电缆线路是静止的磁耦合回路，所以电缆线路中的正负序阻抗是相等的，但是正序阻抗会受到金属护套内的电流的影响，因此，下文就对两种情况进行研究。

3.1 当金属护套内无电流

当电缆线路中的金属护套与各相电缆进行循环换位；或者是金属护套很好的连续换位时；或者金属护套只有一端互联接地时，感应电流就不会存在于金属护套内。此时的电流就会以三相系统互为回路，可以像计算架空线路的正序阻抗一样来进行计算电缆线路的正序阻抗。

3.2 当金属护套内有电流

当电缆线路的金属保护套只能够采用在两端直接接地，而不能用交叉互联接地时，在金属保护套内就会产生出与线芯的电流相反方向的护套电流，护套就会产生损耗，且这些损耗通常会被折算为线芯的附加损耗，就会增大电缆线路的正序电阻，在电缆线路线圈中金属护套内的电流就会产生互感，由于两者的电流方向相反，所以就会减小线芯的正序感抗。此时通过单位长度导体的互感和单位长度导体的交流感抗，以及单位长度金属护套的电阻，就可以将金属护套的附加电阻和附加感抗计算出来，从而计算出220 kV电缆线路金属保护套内有电流的正序阻抗。

4 220 kV电缆线路工频参数的不平衡度

因为在电缆线路中的三相间的电容参数是平衡的，因此，这里只需要对线路串联阻抗参数的不平衡度进行计算和分析，而且可以用电磁不平衡度来表示电缆线路阻抗矩阵的不平衡度。因此，在不同排列方式下，220 kV电缆线路的电磁不平衡度可以出现以下几种情况：

①在线芯进行换位时，可以将电缆线路认为是平衡线路，因为电缆线路中的阻抗参数的不平衡度较低。

②当用品字型的布置方式对电缆线路进行布置时，也可以将电缆线路按照平衡线路来考虑，因为线路中的负序及零序的电磁不平衡度都较低，可以忽略不计。

③如果只是将金属保护套进行交叉互联，而电缆线路不换位，那么电缆阻抗参数的不平衡度就会增加，而且在采用水平排列布置方式和垂直排列布置方式进行布置时，线路中的负序电磁不平衡度就会明显增加。

但是在实际的生活中，不少电缆是架空混合型线路，而且架空线路的长度比电缆线路的长度要大很多，因此，架空线路部分就是混合线路中的主要影响因素，所以架空线路阻抗参数的不平衡度也会影响电磁的不平衡度。

5 220 kV电缆线路的工频参数分析结论

①经过本文的研究可以知道，不一样的电缆线路的布置方式对于电缆线路中的电容矩阵不会产生影响，不但正序电容及零序电容都相同，而且三相电缆的工频参数也是平衡的。

②从本文研究来看，不同的电缆线路的布置方式对于序参数的影响主要表现于正序电抗，但是对于相参数的影响主要表现于金属保护套之间的互电抗或者是在不同相芯线上。

③如果将金属保护套进行交叉互联，及将电缆线路进行换位，因此电缆线路中的电磁不平衡度就会很低，可以将电缆线路作为是平衡线路。

④如果只是将金属保护套进行交叉互联，不将电缆线路换位，就会使电缆线路中的电磁不平衡度增加。

⑤在金属保护套的两端都接地的情况下，金属保护套的交叉互联虽然对于零序阻抗没有任何影响，但是能够使电缆线路的正序电抗增加、电阻减少。