鄭玉

摘 要：電纜線路工頻參數(shù)的準(zhǔn)確性對(duì)系統(tǒng)繼電保護(hù)整定、精確計(jì)算、故障分析、各種短路電流計(jì)算、故障處理以及選擇電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的最終結(jié)果有直接的影響。因此，輸電線路參數(shù)準(zhǔn)確且精確的計(jì)算對(duì)于保證電力系統(tǒng)是否安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的意義。文章首先介紹了電纜線路工頻參數(shù)的基本方法，然后通過(guò)對(duì)220 kV電纜線路的工頻相參數(shù)及序參數(shù)的計(jì)算與分析，進(jìn)一步對(duì)220 kV電纜線路工頻參數(shù)的計(jì)算進(jìn)行分析并得出結(jié)論，以保證電力系統(tǒng)正常、有效的運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：220 kV；工頻參數(shù)；電纜線路；序參數(shù)；相參數(shù)

中圖分類號(hào)：TM751 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）23-0124-01

1 電纜線路工頻參數(shù)的基本計(jì)算方法

在進(jìn)行電纜線路工頻參數(shù)的計(jì)算時(shí)，可以借助手冊(cè)和產(chǎn)品的目錄中線路單位的長(zhǎng)度參數(shù)，然后將這些參數(shù)代入相關(guān)的計(jì)算公式中，最后通過(guò)計(jì)算所得到電纜線路工頻參數(shù)，因此我們將這種計(jì)算方法叫做近擬計(jì)算；另一種是根據(jù)電纜線路的排列位置以及線路結(jié)構(gòu)等參量進(jìn)行的線路工頻參數(shù)計(jì)算，這是一種準(zhǔn)確而精確的計(jì)算方法。隨著電纜線路回路數(shù)量的增加，該方法的計(jì)算量和計(jì)算難度也會(huì)因此增加。但是在計(jì)算量和計(jì)算難度變大的同時(shí)，我們必須根據(jù)實(shí)際情況做出多種的假設(shè)和近擬，以便于計(jì)算。而且，在計(jì)算的同時(shí)還要考慮到電纜線路距離的問(wèn)題。當(dāng)單根電纜間的距離相隔較遠(yuǎn)時(shí)，電纜間的耦合度很小，因此可以忽略不計(jì)，而且正序參數(shù)與零序參數(shù)基本相同；但是當(dāng)三相電纜的距離較近時(shí)，就要將電纜線之間的耦合計(jì)算在內(nèi)。而且電纜線路中金屬保護(hù)套是否進(jìn)行交叉互聯(lián)以及接地的方式不同，對(duì)電纜線路的正序參數(shù)及零序參數(shù)都有一定的影響。

2 220 kV電纜線路的相參數(shù)計(jì)算

電纜線路組成圖，如圖1所示，電纜線路一般是由幾個(gè)單元組成，圖中將電纜單元分為了3個(gè)小段，電纜單元間和電纜兩端的接地電阻分別用不同的電阻符號(hào)進(jìn)行表示，在圖中的電纜單元之間每一個(gè)小段可以看作是6根以大地作為不同的依據(jù)的金屬導(dǎo)線回路。

圖中將3根作為三相線芯，分別為A、B、C，將其他3根作為三相金屬保護(hù)套X、Y、Z。以其中的一條相線A相為例，將金屬保護(hù)套的單位長(zhǎng)度的自阻抗用Z'XX表示，電纜線芯的單位長(zhǎng)度的自阻抗用Z'AA表示，因此，線芯與同相保護(hù)套之間單位長(zhǎng)度的互阻抗用Z'AX表示，線芯的幾何平均半徑用rGMRc表示，金屬護(hù)套的幾何平均半徑用rGMRs表示，故障電流以大地為回路時(shí)的等值深度用De表示，即公式為：

但是，從日常實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，當(dāng)電纜線路的相間距離大于金屬保護(hù)套和線芯之間的距離時(shí)，線芯與另外一相的金屬保護(hù)套間的單位長(zhǎng)度的互阻抗跟倆相金屬保護(hù)套單位長(zhǎng)度的互阻抗近似相等。而且在進(jìn)行不同布置方式時(shí)不同相線芯間的互阻抗、線芯與另一相金屬保護(hù)套間的互阻抗、金屬保護(hù)套間的互阻抗是主要影響電纜工頻參數(shù)的。但是在三相電纜線路進(jìn)行品字型的排列時(shí)，電纜線路中的電抗參數(shù)的平衡性比其他的排列方式要好。而且不同的布置方式對(duì)于電纜線路中的電容矩陣的影響也不大，三相線路中無(wú)相間耦合，因此，三相電容參數(shù)是平衡的。

3 220 kV電纜線路序參數(shù)的計(jì)算與分析

在常用的電纜線路計(jì)算程序中，電纜線路的序參數(shù)不能直接的獲得，而且電纜線路是靜止的磁耦合回路，所以電纜線路中的正負(fù)序阻抗是相等的，但是正序阻抗會(huì)受到金屬護(hù)套內(nèi)的電流的影響，因此，下文就對(duì)兩種情況進(jìn)行研究。

3.1 當(dāng)金屬護(hù)套內(nèi)無(wú)電流

當(dāng)電纜線路中的金屬護(hù)套與各相電纜進(jìn)行循環(huán)換位；或者是金屬護(hù)套很好的連續(xù)換位時(shí)；或者金屬護(hù)套只有一端互聯(lián)接地時(shí)，感應(yīng)電流就不會(huì)存在于金屬護(hù)套內(nèi)。此時(shí)的電流就會(huì)以三相系統(tǒng)互為回路，可以像計(jì)算架空線路的正序阻抗一樣來(lái)進(jìn)行計(jì)算電纜線路的正序阻抗。

3.2 當(dāng)金屬護(hù)套內(nèi)有電流

當(dāng)電纜線路的金屬保護(hù)套只能夠采用在兩端直接接地，而不能用交叉互聯(lián)接地時(shí)，在金屬保護(hù)套內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生出與線芯的電流相反方向的護(hù)套電流，護(hù)套就會(huì)產(chǎn)生損耗，且這些損耗通常會(huì)被折算為線芯的附加損耗，就會(huì)增大電纜線路的正序電阻，在電纜線路線圈中金屬護(hù)套內(nèi)的電流就會(huì)產(chǎn)生互感，由于兩者的電流方向相反，所以就會(huì)減小線芯的正序感抗。此時(shí)通過(guò)單位長(zhǎng)度導(dǎo)體的互感和單位長(zhǎng)度導(dǎo)體的交流感抗，以及單位長(zhǎng)度金屬護(hù)套的電阻，就可以將金屬護(hù)套的附加電阻和附加感抗計(jì)算出來(lái)，從而計(jì)算出220 kV電纜線路金屬保護(hù)套內(nèi)有電流的正序阻抗。

4 220 kV電纜線路工頻參數(shù)的不平衡度

因?yàn)樵陔娎|線路中的三相間的電容參數(shù)是平衡的，因此，這里只需要對(duì)線路串聯(lián)阻抗參數(shù)的不平衡度進(jìn)行計(jì)算和分析，而且可以用電磁不平衡度來(lái)表示電纜線路阻抗矩陣的不平衡度。因此，在不同排列方式下，220 kV電纜線路的電磁不平衡度可以出現(xiàn)以下幾種情況：

①在線芯進(jìn)行換位時(shí)，可以將電纜線路認(rèn)為是平衡線路，因?yàn)殡娎|線路中的阻抗參數(shù)的不平衡度較低。

②當(dāng)用品字型的布置方式對(duì)電纜線路進(jìn)行布置時(shí)，也可以將電纜線路按照平衡線路來(lái)考慮，因?yàn)榫€路中的負(fù)序及零序的電磁不平衡度都較低，可以忽略不計(jì)。

③如果只是將金屬保護(hù)套進(jìn)行交叉互聯(lián)，而電纜線路不換位，那么電纜阻抗參數(shù)的不平衡度就會(huì)增加，而且在采用水平排列布置方式和垂直排列布置方式進(jìn)行布置時(shí)，線路中的負(fù)序電磁不平衡度就會(huì)明顯增加。

但是在實(shí)際的生活中，不少電纜是架空混合型線路，而且架空線路的長(zhǎng)度比電纜線路的長(zhǎng)度要大很多，因此，架空線路部分就是混合線路中的主要影響因素，所以架空線路阻抗參數(shù)的不平衡度也會(huì)影響電磁的不平衡度。

5 220 kV電纜線路的工頻參數(shù)分析結(jié)論

①經(jīng)過(guò)本文的研究可以知道，不一樣的電纜線路的布置方式對(duì)于電纜線路中的電容矩陣不會(huì)產(chǎn)生影響，不但正序電容及零序電容都相同，而且三相電纜的工頻參數(shù)也是平衡的。

②從本文研究來(lái)看，不同的電纜線路的布置方式對(duì)于序參數(shù)的影響主要表現(xiàn)于正序電抗，但是對(duì)于相參數(shù)的影響主要表現(xiàn)于金屬保護(hù)套之間的互電抗或者是在不同相芯線上。

③如果將金屬保護(hù)套進(jìn)行交叉互聯(lián)，及將電纜線路進(jìn)行換位，因此電纜線路中的電磁不平衡度就會(huì)很低，可以將電纜線路作為是平衡線路。

④如果只是將金屬保護(hù)套進(jìn)行交叉互聯(lián)，不將電纜線路換位，就會(huì)使電纜線路中的電磁不平衡度增加。

⑤在金屬保護(hù)套的兩端都接地的情況下，金屬保護(hù)套的交叉互聯(lián)雖然對(duì)于零序阻抗沒(méi)有任何影響，但是能夠使電纜線路的正序電抗增加、電阻減少。

參考文獻(xiàn)：

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