超高压交联电缆排列方式与金属护套环流分析研究

0引言

国内首条220kV超高压、大长度、大截面交联电缆输电线路，已成功的在南京首座市内变电站—220kV大行宫变电站安全,稳定运行达12年时间。本文重点阐述：该电缆工程在设计中电缆排列方式的选择尤为关键，通过验算，比较电缆在各种排列方式下的金属护套感应电压和环流损耗的技术参数和经济利用效率值，将为超高压电缆确保使用寿命，探讨提高载流量，提供科学依据。

1工程实例

220kV大行宫送电工程选型电缆截面为1×800mm2，四分割导体，GMRs=rs=59.85mm；线路长度为7.435km（Ⅰ#线），7.422km（Ⅱ#线），土壤温度：25℃，土壤热阻：2.0℃.m/w，最高设计空气温度：45℃/25℃（平均），土壤电阻率=35.1ω.m，线路电气结构为分成四大段交叉互联，线路两端直接接地，具体见图1。

双回路电缆敷设（线路附近无平行接地导体），以电缆沟敷设为主，排管为辅。同一回路间各相之间的轴距为300mm，双回路之间的轴距为300mm。

根据大行宫变设计条件，220kV部分为带断路器的线路变压器组接线。180MVA主变压器220kV侧工作电流按在95%额定电压下仍输送电流计算为：

ED—电缆终端BH—护层保护器NJ—直接接头IJ—绝缘接头JD—直接接地箱

其中：1#线最长的小段为643m，2#线最长的小段为630m.

图1大行宫变电站电缆电缆金属护套接地方式图

2电缆不同排列方式下的电缆金属护套感应电压计算

根据参考文献[1]，各种排列方式下护套感应计算如下：

2.1电缆沟内排列方式（正三角形）

正三角形电缆沟内排列方式见图2。

图2正三角形电缆沟内排列方式

2.2电缆排管内排列方式（正反三角形）

正反三角形电缆排管内排列方式见图3。

图3正反三角形电缆排管内排列方式

2.3电缆沟或排管内排列方式（平面直线形）

平面直线形电缆沟或排管内排列方式见图4。

图4平面直线形电缆沟或排管内排列方式

2.4电缆构成排管内排列方式(上下层直线形)

上下层直线形电缆构成排管内排列方式见图5。

图5上下层直线形电缆构成排管内排列方式

2.5电缆沟或排管内排列方式(对边三角形)

对边三角形电缆沟或排管内排列方式见图6。

图6对边三角形电缆沟或排管内排列方式

3各种敷设方式下金属护套环流计算公式

3.1护套链I、II、III回路的不平衡电压为

3.2各序电流计算

(1)交叉互联各段金属护套与线芯间正(负)序互感抗值分别为：

(2)护套链I、II、III的正(负)序阻抗为

(3)零序阻抗的计算

3.3各序电压计算公式

3.4可得各序电流

4各种敷设方式下的计算结果

各种敷设方式下的计算结果见表1。

表1各种敷设方式下的计算结果

根据表1计算结果，电缆上下层直线形排列方式金属护套环流最小，环流为线芯电流的1.3%；平面直线形电缆排列金属护套环流达线芯电流的2.9%；正三角形电缆排列金属护套环流达线芯电流的3.2%；正反三角形电缆排列金属护套环流达线芯电流的5.5%；对边三角形排列方式最大，最高达线芯电流的11.4%。

5结语

以上五种电缆敷设方式的金属护套感应电压均满足规程规定，电缆上下层直线形排列方式护套环流最小，金属护套损耗最小；对边三角形排列方式金属护套环流最大，金属护套损耗最大。

在实际的电缆敷设和运行中，平面直线形电缆排列方式要求电缆通道较宽，占用较大的通道资源；电缆上下层直线形排列方式金属护套环流最小，但是电缆的敷设施工及运行维护较麻烦，供电公司的运行部门不希望这种排列方式；对边三角形排列方式金属护套环流最大，会加速电缆主绝缘的老化和降低交联电缆的载流量；正三角形电缆排列方式及正反三角形电缆排列方式的金属护套感应电压及护套环流均能满足规程规定及运行要求，对电缆线芯负荷能力及金属护套温升影响不大，在实际电缆线路工程中运用也最多。此文谨献参考!

参考文献：

[1]郑肇骥,王焜明,陆德宏等.高压电缆线路[M].北京:水利电力出版社,1983:113,239-246.

[2]解广润.解广润论文选集[M].武汉:武汉水利电力大学出版社,1999:181-189.

[3]江日洪.交叉互联电缆护层过电压的分析计算.武汉水利电力学院出版社,1982.11，P1—5页

[4]电缆护层小组.高压电缆护层过电压的研究.武汉水利电力学出版社，1979.1，P1-6页

[5]杨守信,杨力.110kV长庆电缆护套绝缘过电压保护分析计算[J].高电压技术,2004,30(4).

[6]何利平.110kV都北线电缆护套的感应电压和环流分析计算[J].高电压技术，2004,4,P56-59.

[7]王春江.电线电缆手册[M].北京:机械工业出版社,2001.

作者简介：

王康新(1947-8)，男，江苏扬州人，长期从事高压,超高压电缆输电线路专业设计指导、研究工作。

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标题:超高压交联电缆排列方式与金属护套环流分析研究