[發明專利]高壓電纜金屬護套環流模型及模型建立方法

在審

• 申請號: 201810260233.3
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108469562A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 楊晶晶;欒國軍;許子濤;馬金亮;徐克政;馬建生;曹華明;王敬海;林騫;金阿龍;黃明潔;馮樹輝;張陽;王娟娟
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司濰坊供電公司;國家電網公司
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R19/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

一種高壓電纜金屬護套環流模型及模型建立方法，屬于電力技術領域。本發明的目的是針對單芯高壓電纜工程交叉互聯接地方式，建立單芯電纜在交叉互聯接地方式下接地電流數學計算模型的高壓電纜金屬護套環流模型及模型建立方法。本發明步驟是：建立電纜金屬護套交叉互聯的一個換位段回路的等值電路；構建出與實際系統等效的等值電路；據電路原理，利用回路電壓法，等值電路列寫方程組；最終求得金屬護套各相接地電流的大小。本發明設計的高壓電纜金屬護套環流模型應用到現有電力系統中，能夠有效的解決現有高壓電纜環流問題，從而大大提高電纜載流量；增加了電纜的正常運行壽命，減少事故的發生。

技術領域

本發明屬于電力技術領域。

背景技術

單芯電力電纜的導線與金屬護層的關系，可以看作一個變壓器的初級繞組和次級繞組。當電纜導線通過電流時在其周圍產生磁通，磁通不僅與線芯回路相鏈，同時也與電纜的金屬護層相鏈，在線芯和金屬護層上分別產生感應電勢。對于單芯電纜來說每根線芯專用一個金屬護層，負載電流或短路電流所產生的磁通，與金屬護層交鏈，因此金屬護層上有感應電壓始終存在。這種感應電壓的值與線芯截面、電纜間距離和電流大小和電纜長度有關。尤其當電纜很長時，護層上的感應電壓可達到較高的數值。當電纜金屬護套接地且與大地形成完整的回路時，護套上就會產生環流。如果高壓電纜金屬護套上長時間有較大的環流流過，其上就會產生大量熱量，這將對輸電線路帶來2個主要危害：(1)大大降低電纜載流量；(2)縮短電纜的正常運行壽命，甚至引發事故。因此尋求一種可以準確方便對高壓電纜金屬護套環流計算的模型與求解方法是本領域技術人員一直想要解決，但迄今，尚未解決的技術難題。

發明內容

本發明的目的是針對單芯高壓電纜工程交叉互聯接地方式，建立單芯電纜在交叉互聯接地方式下接地電流數學計算模型的高壓電纜金屬護套環流模型及模型建立方法。

本發明步驟是：

①根據對電纜護套接地電流的理論，建立電纜金屬護套交叉互聯的一個換位段回路的等值電路；根據電力系統基礎知識，將實際工程中的分布式參數簡化為集中參數，忽略對理論計算影響較小的現場因素，構建出與實際系統等效的等值電路；

②I_SA、I_SB、I_SC分別為A、B、C三相高壓電纜金屬護套上流過的電流值；I_SE為經過大地回流的電流值；R_d為大地回路的等效電阻；R_d1、R_d2分別為金屬護套首末端接地處的接地電阻；Z_O1、Z_O2、Z_O3分別為3段電纜金屬護套的自阻抗；E_SAi、E_SBi、E_SCi(i＝1、2、3)分別為第i段A、B、C相電纜上由本相電纜線芯電流所引起的感應電壓；E_TAi、E_TBi、E_TCi(_i＝1、2、3)分別為第i段A、B、C相電纜上由其他相金屬護套中的電流所引起的感應電壓；其中，大地回路電阻R_d、電纜護套接地電阻R_d1和R_d2均由經驗公式計算得到；電纜自阻抗Z_O1、Z_O2、Z_O3、由電纜線芯電流引起的護套感應電壓E_SAi、E_SBi、E_SCi以及由電纜護套中電流和大地回流引起的護套感應電壓E_TAi、E_TBi、E_TCi均根據電磁感應定律的計算公式計算得到；

③根據電路原理，利用回路電壓法，等值電路列寫方程組如下式：