电力电缆线路参数现场测量与分析

2008年第 3期 No. 3 2008
电线电缆 Electric W ire & Cable
2008年 6月 Jun. , 2008
电压及功率 ,可按下式计算每相公里的零序阻 抗 [2] :
Z0
= 3U I
×1
L
R0
=
3P I2
×1
L
X0 = Z20 - R20
(6)
式中 , U、I为试验电压和电流 ; P 为所测功率 ; R0 , X0
1. 2 电缆金属护套两端互联接地的相序阻抗 当电缆线路长度较长时 ,为避免过电压引起的 金属护套感应电压过高导致护套绝缘击穿 ,通常采 用电缆金属护套交叉互联及两端互联接地方式 ,即 电缆金属护套分成等分三段 ,各段通过互联箱交叉 互联 ,使金属护套上的感应电压相互抵消 ,同时将电 缆两端金属护套互联接地 。
属护套感应电压 。
电力电缆金属护套单点接地方式下 ,电缆终端
保护器在线路正常运行时 ,呈高阻状态 ,金属护套没
有直接形成通路电流 。电缆线路正 、负序的单位阻
抗为 :
Z1 = Z2
= Rc + j2ω ×10- 4 In ( S1
×S2 ×S3 ) 1 /3 GM RA
(1) 式中 , Z1 , Z2 分别为正序 、负序的单位阻抗 ; Rc 为三 相线芯的平均交流电阻 ;ω为角频率 ; GMRA 为各相 线的各自几何均距 ; S1 , S2 , S3 分别为 AB 相 、BC 相 和 CA 相之间距离 。
0 引 言
随着城市电网的发展和城市环境要求的不断提 高 ,地下敷设的电缆已经逐步取代架空线路而成为 电力供应的主要手段 。电力电缆线路参数与电力电 缆金属护套接地方式 、电缆敷设方式 、以及电缆敷设 的土壤环境等现场实际因素密切相关 ,因此 ,电缆的 出厂参数仅能作为线路参数测试的参考值 ,而不能 作为系统短路电流计算 、继电保护整定的计算依据 。 了解并掌握电缆参数测量方法和其规律特点 ,高效 、 准确地完成电力电缆参数的现场测量 ,对保证输电 线路及时入网运行 、整定继电保护参数具有重要的 意义 。
于电缆直流电阻 。
图 1 电缆线路正序阻抗测量接线图
2. 3 零序阻抗的测量 图 2为电缆金属护套两端互联接地时正 、负序 阻抗测量接线图 ,其中线路末端三相短路接地 ,始端 三相短路并接通单相交流电源 。根据测得的电流 、
图 2 两端互联接地方式下电缆线路 零序阻抗测量接线图
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当电缆护套三个换位段很好地连续换位时 ,护
套上的感应电压是完全相互抵消的 ,金属护套内不
存在感应电流 ,电缆线路正序 、负序电流的通路与金
属护套单点接地方式相同 ,电缆线路正 、负序的单位
阻抗仍可采用式 (1)计算 。当电缆金属护套上的感
应电压没有完全相互抵消时 ,护套两端接地形成的
闭环回路上产生与线芯电流方向相反的护套电流 ,
= Rc
+ Rs
+ j6ω ×10- 4 In GMRS GM RA
(4)
式中 , GMRs 为电缆金属护套的几何半径 。
2 电缆参数的现场测量
由上述可知 ,电缆参数的影响因素很多 ,应用上 述公式仅是对电缆线路参数粗略估算 ,其计算结果 往往与实际值相差很大 。因此 ,电缆敷设完成后 ,工 程上均要求开展电缆线路参数现场测量 。以下将结 合电缆金属护套两种不同接地方式下电缆参数的现 场测量 ,探讨电缆参数的特点 。 2. 1 直流电阻的测量 由于电力电缆的导电线芯的截面较大 ,因此电
2008年第 3期 No. 3 2008
电线电缆 Electric W ire & Cable
2008年 6月 Jun. , 2008
Z0
= Rc
+ 3Rg
+
j2ω
×10- 4
In
22 /3
D3e GM RA
S2
(2)
式中 , Rg 为大地的漏电电阻 ; De 为当大地是故障电
流回路时的等值深度 。
并产生护套损耗 ,导致电缆正序阻抗的电阻增加 ,正
序感抗减小 ,其计算公式为 :
Z1
= Z2
= Rc
+
Xm2 Rs Xm2 + R2s
+ j2ω ×10- 4
×
In ( S1
×S2 ×S3 ) 1 /3 GM RA
-
j
Xm2
Xm3 +
R2s
(3)
式中 , Xm 为金属护套与芯线的单位互感抗 : Rs 为金
名称
R直
R1
Z1
R0
Z0 R0 /R1 Z0 /Z1
龙新线 之一 0. 154 0. 014 0. 222 0. 198 0. 234 14. 14 1. 05
龙新线 之二 0. 074 0. 14
0. 34 0. 195 0. 31
1. 39
0. 912
里水线 0. 077 0. 155 0. 279 0. 485 1. 35 3. 13 4. 84 里净线 0. 078 0. 149 0. 263 0. 482 1. 345 3. 23 5. 11
在电力电缆的金属护套单点接地方式下 , 电网
发生单相接地故障时 , 短路电流流通的回路 (简称
通路 )与架空线路相同 , 即在邻近无其他平行导线
时 , 短路电流以大地作为通路 , 流入大地 。因此 , 电
缆线路的零序阻抗 Z0 为 :
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属护套的直流电阻 。对于电缆线路参数的测试试
验 ,由于试验电流较低 ,电缆金属护套内感应电流损 耗影响可以忽略不计 。
电力电缆的金属护套两端互联接地时 ,金属护 套的零序阻抗比大地支路零序阻抗小的多 ,短路电 流通过大地的部分可忽略不计 ,短路电流全部以金 属护套作回路时 ,电缆的零序阻抗为 :
Z0
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电线电缆 Electric W ire & Cable
2008年 6月 Jun. , 2008
电力电缆线路参数现场测量与分析
林晓宇 , 张小敏
(温州电业局 ,浙江 温州 325000)
摘要 :介绍了金属护套在不同的交叉互联接地方式下 ,电缆线路参数的理论计算和实测方法 ;结合现场试验经
表 1 中 ,龙新线线路长度为 1. 6 km ,电缆金属 护套连接和接地方式为 :电缆金属护套交叉互联 ,两 端互联接地 。将龙新线之一 ,即第 1 次测量试验结
果中直流电阻值与出厂试验值相比 ,两者相差较大 , 分析其原因是线路末端三相短路连接不良 ;正序阻 抗中的电阻值也远小于直流电阻 ,这说明正序阻抗 测量结果是不正常的 ,检查后分析判断 ,试验电源电 压过低 ,电流过小 ,引起较大测量误差 。
F ield M ea surem en t and Ana lysis of Power Cable Param eters L IN Xiao2yu, et al
(W enzhou Electricity Bureau, W enzhou 325000, China) Abstract: The calculation and measurement of the power cable line parameters at different cross connections for grounding of the metallic sheath are p resented. The effect of the variation in phase sequence current loop on the phase sequence impedance was analyzed and the characteristics of the variation in cable line parameters was investigated in combination of field testing experiences, in a view to ensure p roper measurement of the cable line parameters. Key words: power cable; parameter; cross connections; phase sequence impedance and current; measurement and ana lysis
分别为零序,电缆金属护套的接地方式对零序电流通路影响 较大 :
( 1) 如图 2所示 ,在电缆两端互联接地方式下 , 零序电流通路为 :电源点 —电缆三相导电线芯 —末 端三相接地点 —电缆金属护套 、大地 —电源点 。这
种方式下 ,零序电流通过大地支路忽略不计 ,测量的 零序电阻值和零序阻抗值较低 , R0 /R1 的值在 1. 5～ 3. 5, Z0 / Z1 的值在 0. 6～1. 5;
X1 为正序阻抗的感抗 。从图 1可知 ,正序阻抗测量
的电流通路仅为由三相电缆导电线芯组成 ,受外界
影响较小 ,此外 ,在试验测量电压下 ,电缆金属护套
内有无感应电流损耗 ,对试验结果影响可以忽略不
计 ,因此 ,电缆金属护套连接和接地方式对正序阻抗
测量结果影响可以忽略 。正序阻抗的电阻值可近似
认为就是电缆导电线芯的交流电阻 ,其数值应略大
3 电缆参数实测结果分析
现结合电缆金属护套两种不同接地方式下 ,电 缆参数的实测结果 ,分析电缆金属护套接地方式对 电缆参数的影响 ,探讨试验结果的可信度 。
表 1为数条 110 kV 电缆线路参数的实测结果 , 电缆型号为 : YJVW 032110 /1 ×500。
表 1 110 kV电缆线路参数的实测结果 (单位 :Ω / km )
( 2) 在电缆金属护套单点接地方式下 , 电缆末 端通过保护器接地 ,零序电流通路为 :电源点 —电缆 三相线芯 —末端三相短路接地点 —大地 —电源点 , 零序电流通路包括大地 , 零序阻抗主要取决于电缆 敷设的土壤电阻率 , 测量的零序电阻值和零序阻抗 值较高 , R0 /R1 值大于 3, Z0 / Z1 值大于 4. 5。
1. 1 电缆金属护套单点接地的相序阻抗
当电缆线路较短时 ,电力电缆金属护套可以采
用一点互联接地 ,其接地方式分两种 ,一是电力电缆
采用单端互联接地 ,各相电力电缆换位交叉 ,另一端
通过保护器接地 ;二是电力电缆中点互联接地 ,各相
电力电缆换位交叉 ,两端通过保护器接地等方式 ,以
消除线路正常运行时流经金属护套的环境 ,降低金
验 ,分析了电缆线路参数 ———相序电流的通路变化对相序阻抗的影响 ,探讨电缆线路参数的变化规律特点 ,保
证电缆线路参数的正确测量 。
关键词 :电力电缆 ;参数 ;交叉互联 ;相序阻抗和电流 ;测量与分析
中图分类号 : TM247
文献标识码 : A
文章编号 : 167226901 (2008) 0320042203
缆直流电阻 R 远小于架空线路 ,现场宜采用双臂电
桥或变压器直流电阻测试仪进行测量 。测量时 ,末
端三相用截面足够大的铜线排可靠地短路连接 ,以
消除末端短接线的影响 。
2. 2 正 、负序阻抗的测量
线路末端三相用截面足够大的铜线排可靠地短
路连接 ,在线路始端连接三相工频电源 ,分别测量各
相的电流 、三相的线电压和三相总功率 ,测量接线见
图 1。测得三相的电压 、电流 ,取其算术平均值 ,并
按下式计算线路每相公里的正序阻抗 Z1 [ 2 ] :
Z1
= Uav Iav
×1
L
R1
=
P 3 I2av
×1
L
X1 = Z21 - R21
(5)
式中 , Uav、Iav分别为三相线电压和电流平均值 ; L 为
线路长度 ; R1 为正序阻抗的电阻 ; P 为三相总功率 ;
1 电缆参数的理论计算 [ 1]
高压电力电缆的导电线芯与金属护套有紧密的 电磁耦合 ,为减小正常运行时流经金属护套的环流 , 并避免过电压时金属护套感应电压过高导致护套绝 缘击穿 ,往往需对高压电缆金属护套采取特殊的连 接和接地方式 。
收稿日期 : 2007208210 作者简介 :林晓宇 (1980 - ) ,男 ,工程师. 作者地址 :浙江温州市吴桥路 37号 [ 325000 ].