323并联运行电缆线路不均衡电流补偿方法的研究.docVIP

全国第八次电力电缆运行经验交流会论文集 运行与检修 PAGE 380 PAGE 381 并联运行电缆线路不均衡电流 补偿方法的研究 蒙绍新　夏　荣 （国网电力科学研究院，武汉 430074） 摘　要　由于用电容量的迅速上升，使得很多先前已经投入使用的电缆线路无法提供足够的输电容量，必须扩大输电容量。由于成本的原因，运行单位采用在已经投运的电缆线路的上扩充并联一回甚至多回电缆的方法来达到扩容目的。但是电缆并联运行存在诸多问题，由于并联运行的电缆线路在本体结构、敷设方式、投运时间等方面存在差异，造成每回电缆线路的自阻抗不一致，引起并联运行的电缆线路出现电流不均分现象。尤其在自阻抗差异较大的情况下，电流不均分现象更严重，严重情况下会影响到电缆线路的安全运行。针对这一问题，本文提出一种电缆线路阻抗补偿方法，并结合理论分析和模拟实验进行研讨，以供电力系统运行单位参考。 关键词　并联回路　电流分配　自阻抗　阻抗补偿 0　前言 目前交联聚乙烯绝缘电力电缆在电网中获得了广泛应用。随着城市现代化的发展，城区用电量的不断增加，为了节约用地，电缆敷设的回路数也呈上升趋势，两回、三回电缆线路并联运行方式已经被运行单位所采用。在多回并联电缆线路的设计施工和单回电缆线路并联扩容中，同相电缆线路之间的负载电流均衡将是一个很重要的问题。一般来说，新设计的多回并联电缆线路，采用每回三段交叉互联方式，每段电缆的长度力求相等，电缆敷设位置力求一致，以使每回同相电流基本均衡。但是在进行电缆线路并联扩容改造时，由于地形条件的限制和新旧电缆本体电气参数的不一致，并联的同相电缆线路长度并不相同，自阻抗也不尽相同，使得并联运行的同相电缆线路出现负载电流不均衡[1、2]。 多回并联同相电缆线路之间电流不均衡不但会引起同相电缆线路有的“轻载”，有的“重载”，制约了电缆载流量的提升，影响到并联扩容效果，而且使得负载电流大的电缆线路运行寿命缩短，运行可靠性降低。因此，必须采取措施减小或消除这种电流不均衡的影响。本文提出一种基于电缆??路阻抗补偿的方法，可以减小或消除多回并联电缆线路同相电缆间负载电流不均衡的影响，有效降低电缆线路敷设施工或扩容改造的成本。 1　多回并联运行电缆线路的电流分配 限于篇幅，只针对最常见的并联线路即双回并联电缆电线路情况进行分析（三回路甚至更多回路并联的分析方法类似）。双回路并联线路的等值电路如图1所示，其中ZA1、ZA2分别为并联线路（用回路1和回路2表示）中同为A相的两根电缆自阻抗；同样，ZB1、ZB2、ZC1、ZC2分别为同为B相和C相两根电缆的自阻抗；ZL1、ZL2、ZL3分别为负载阻抗； +=，+=，+=；若忽略零序电流的影响，则++=0。 图1　双回路电缆线路并联运行节点电流等值电路 双回路中电缆的自阻抗方程组为[3]： （1） 式中，RA1、RA2。。。RC2依次为每根电缆的交流电阻，ω为工频角频率，设所有电缆的长度均为，理想状态下互感应系数M12~M65的计算公式如下： （2） 式中，S1k~S6k分别为第1至第6根（第k根除外）电缆与第k根电缆的中心距离，Dck为第k根电缆的导体外径，Li为电缆的导体内感，可取经验值Li=0.5×10-7 H/m。 由式（1）可以看出，由于电缆敷设情况的差异，使得双回路中各相并联电缆的自阻抗不尽相同，因此分配的负载电流也就不可能均衡。各根电缆电流分配情况如下： （3） 2　不均衡电流补偿方法 并联回路中电缆电流与其自阻抗成反比例关系，当电缆的自阻抗差异较大时，并联回路电缆的电流不均衡现象将非常严重，因自阻抗小而电流大的电缆线路将出现超负荷运行现象，严重时损坏电缆的绝缘性能而出现电缆击穿等故障。 针对这一问题，可采用电势补偿方法来均衡电缆自阻抗的差异，从而实现均衡并联电流的目的。采用阻抗补偿等值电路如图2所示。图中A1、A2…C2为并联回路补偿电势，其值如下： 图2　双回路电缆线路并联运行阻抗补偿等值电路 （4） 考虑到电缆金属护套感应电势因数的影响，应采用同向电势的补偿方式，即补偿电势的矢量与电缆自阻抗感应电势矢量方向一致，具体实施就是通过回路阻抗补偿来实现。 在实际操作过程中，可以先测量各回同相电缆的电流分布情况，忽略电缆交流电阻的影响，通过近似法求解每根电缆的自阻抗，利用耦合式可调电抗器对电流不均衡的回路进行阻抗补偿。调整耦合式可调电抗器的切入角和感抗值，使并联回路每相电缆的自阻抗值保持一致，即可达到均衡电流目的。 3 试验研究 通过在国网电力科学研究院武汉院区超高压电缆实验室户