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高压电缆护套环流泄漏电流分量的分析与计算

电气传动 2024年第3期54卷 23-29页

作者：陈晓儒黄龙毅赖胜杰杨明嘉王泽青夏成军广东电网有限责任公司惠州供电局广东惠州516001 华南理工大学电力学院广东广州510640 广东省新能源电力系统智能运行与控制企业重点实验室广东广州510663

高压电缆金属护套环流是感应电流分量与泄漏电流分量的叠加,目前,感应电流分量计算较为成熟,而泄漏电流分量的计算存在不足,影响最终环流计算结果与相关故障诊断效果。为此,提出了高压电缆护套环流泄漏电流分量的计算方法。以电缆“线... 详细信息

高压电缆金属护套环流是感应电流分量与泄漏电流分量的叠加,目前,感应电流分量计算较为成熟,而泄漏电流分量的计算存在不足,影响最终环流计算结果与相关故障诊断效果。为此,提出了高压电缆护套环流泄漏电流分量的计算方法。以电缆“线芯—护套”的π型等效电路为基础,建立了求解护套环流泄漏电流分量的等值电路,同时计及泄漏电流的分流作用与线芯泄漏电流所产生的环流,基于迭代法得到最终的泄漏电流分量。利用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP搭建了一字型敷设的电缆模型,结果表明:在不同段长组合及负荷电流下,该方法计算结果与仿真值的相对误差在2%以内,相较于现有方法,准确性有较大提高。所提方法可以较好地解释轻载时出现环流超标的原因;对交叉互联系统故障诊断样本数据的生成有一定的参考作用。

关键词：高压电缆交叉互联护套环流感应电流分量泄漏电流分量

交叉互联高压电缆金属护套环流计算与故障诊断研究

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交叉互联高压电缆金属护套环流计算与故障诊断研究

作者：赖胜杰华南理工大学

学位级别：硕士

近年来,高压电缆由于其优异的电气及机械性能在电力系统建设中得到广泛应用。随着运行年限增加,电缆易受各种因素影响而出现故障,严重影响电网的安全稳定运行。由于其通常敷设于地下,传统的计划检修缺乏针对性,故障的诊断及处理较为困... 详细信息

近年来,高压电缆由于其优异的电气及机械性能在电力系统建设中得到广泛应用。随着运行年限增加,电缆易受各种因素影响而出现故障,严重影响电网的安全稳定运行。由于其通常敷设于地下,传统的计划检修缺乏针对性,故障的诊断及处理较为困难。护套环流作为交叉互联电缆的晴雨表,可以在很大程度上反映电缆的健康状态。因此,开展护套环流的分析与计算,并基于环流数据进行高压电缆的故障诊断,对及时掌握高压电缆的运行状态、提高运维效率和经济性、保障电力系统安全可靠运行具有重要意义。针对目前护套环流分析与计算中未准确计及泄漏电流影响的问题,提出了考虑泄漏电流及层间耦合的单回路及多回路护套环流计算方法。首先,根据高压电缆的结构和接地方式,建立了基于双π集中参数的电缆交叉互联系统等效模型,全面分析了泄漏电流对护套环流的影响以及护套环流的最终组成,阐述了电缆故障的原因,并系统梳理了其故障类型。在此基础上,建立环流等值计算模型,基于叠加原理推导了监测点及金属护套回路任意位置的环流,针对多回路感应电流计算存在矩阵维数大、计算程序不灵活的问题,提出基于迭代法的感应电流计算方法。仿真分析及现场实测数据验证了所提方法的准确性,并分析了负荷电流、段长组合、排列方式等因素对正常状态下环流的影响。针对故障状态下环流理论计算及分析不足的问题,提出各故障类型下的护套环流计算方法,并研究故障环流特性。采用互感法求解护套感应电压,借鉴正常状态下泄漏电流的处理方法,推导了线芯外单相短路、线芯-护套单相短路以及四种护套回路故障下的护套环流计算过程,算例分析验证了所提方法的准确性。最后,通过对比各故障类型及正常状态下的环流大小,分析不同故障类型的环流特性,并研究了故障电阻、故障点位置系数等因素对故障环流的影响。针对比值分析法的故障诊断结果易受系统参数变化影响以及基于护套环流矢量的故障诊断方法相位信息获取困难的问题,提出了基于BO-XGBoost的交叉互联电缆故障诊断模型,利用环流幅值信息进行故障诊断。在正常与故障环流分析的基础上,根据不同故障的环流特性,考虑交叉互联箱金属护套引出线左右两侧环流,构建了基于监测点环流幅值信息的多维特征向量,通过XGBoost算法对故障类型进行诊断,并通过贝叶斯优化算法对超参数进行寻优。不同系统参数下的环流样本诊断结果表明,该模型的准确率、召回率等指标均在96%以上,验证了其有效性。

关键词：高压电缆交叉互联护套环流故障诊断

多回同相多根并联高压电力电缆电流分布及金属护套环流计算

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高电压技术 2014年第1期40卷 153-159页

作者：田金虎刘渝根赵俊光田大鹏尚龙龙国网重庆市电力公司检修分公司重庆400039 重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400030 国网重庆市电力公司江津供电分公司重庆402260 国网青海省电力公司检修公司西宁810000

为研究多回同相多根并联电力电缆线路环流及电流分布,建模并结合实际线路进行了计算。首先建立了等值电路计算模型,推导了多回同相多根并联电缆线路环流及电流分布计算方程并编制求解程序。然后对实际设计的某24根电缆同沟布置的多回同... 详细信息

为研究多回同相多根并联电力电缆线路环流及电流分布,建模并结合实际线路进行了计算。首先建立了等值电路计算模型,推导了多回同相多根并联电缆线路环流及电流分布计算方程并编制求解程序。然后对实际设计的某24根电缆同沟布置的多回同相双根并联电缆线路护套环流及同相并联电缆电流分布进行了计算、优化。结果显示:同相并联的两根电缆线路并未对该相负荷电流进行均分,其上通过的电流大小不相等;2种不同线路布置方式中,有一种的电缆电流分布不均匀程度及护套环流相对另一种均得到了明显改善;以较好方式布置的220kV线路一、二的相序为BCA/ABC时,其同相并联电缆线路电流分布不均匀程度、护套环流均最小。

关键词：电力电缆多回路同相多根并联护套环流电流分布不均匀系数

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双回路电缆护套环流计算及影响因素分析

高电压技术 2007年第4期33卷 143-146页

作者：刘英王磊曹晓珑西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049

为分析电缆线路中的环流,推导了双回路敷设电缆护套环流的计算方程,并自行编制运算程序实现了计算机求解。结合某电力设计院两回路电缆的实际敷设及运行参数,计算了直线排列交叉互联情况下电缆护套中的环流,并对影响金属护套中环流值大... 详细信息

为分析电缆线路中的环流,推导了双回路敷设电缆护套环流的计算方程,并自行编制运算程序实现了计算机求解。结合某电力设计院两回路电缆的实际敷设及运行参数,计算了直线排列交叉互联情况下电缆护套中的环流,并对影响金属护套中环流值大小的相关因素作了简单分析,减小环流值的方法有增大接地电阻、使电缆紧密排列、保证电缆交叉互联段长度相等等。同时,提供了对应单回路敷设情况下的计算结果进行比较,结果表明计算护套环流时双回路不能以单回路情况简化。相关推导过程及程序设计思想可推广应用于双回路电缆的其它敷设形式或更高回路数的电缆线路。

关键词：电力电缆护套环流影响因素双回路直线排列交叉互联

混合排列方式下高压电缆护套环流特性仿真分析

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东北电力大学学报 2023年第2期43卷 25-30,67页

作者：甄瑞峰鲁志伟马微然庄鹏东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012

高压单芯电缆金属护套中的环流过大会增加线路损耗。为了限制护套环流,提高电缆运行寿命,文中利用电磁暂态软件ATP-EMTP建立电缆模型,计算分析了混合排列方式下110 kV高压单芯电缆在不同工况时的护套环流变化情况。首先,通过环流比来判... 详细信息

高压单芯电缆金属护套中的环流过大会增加线路损耗。为了限制护套环流,提高电缆运行寿命,文中利用电磁暂态软件ATP-EMTP建立电缆模型,计算分析了混合排列方式下110 kV高压单芯电缆在不同工况时的护套环流变化情况。首先,通过环流比来判断分段长度对电缆环流的影响,在此基础上,引入不平衡度的概念对电缆的最大敷设距离进行评估,最后又研究了相序变化对护套环流的影响,得到合理方案。结论对电缆线路设计、施工具有一定参考价值。

关键词：高压电缆护套环流混合排列相序变化

电缆护套环流估算公式的拟合及排列方式的优化

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高压电器 2017年第1期53卷 77-82页

作者：王永志曹炜梁海生李帆上海电力学院上海200090 国网上海市电力公司经济技术研究院上海200002

护套交叉互联双端接地电缆中,3段电缆长度不均等,或电缆排列方式不对称,均会导致金属护套中产生环流。文中分析了排管敷设的单回路交叉互联电缆金属护套感应电压相量和,采用EMTP模型仿真不同的电缆分段长度差下的金属护套环流,得到EMTP... 详细信息

护套交叉互联双端接地电缆中,3段电缆长度不均等,或电缆排列方式不对称,均会导致金属护套中产生环流。文中分析了排管敷设的单回路交叉互联电缆金属护套感应电压相量和,采用EMTP模型仿真不同的电缆分段长度差下的金属护套环流,得到EMTP仿真数据样本,用来拟合金属护套环流估算公式,最后将拟合的估算公式计算值与EMTP仿真数据进行对比,检验了估算公式的适用性。此外,还分析了不同排列方式感应电压相量,提出并验证了在不等长分段电缆中,采用恰当的混合排列方式可以降低金属护套环流。

关键词：高压电缆护套环流估算公式排列方式

220kV高压单芯电力电缆金属护套环流分析

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高压电器 2009年第5期45卷 141-145页

作者：王波罗进圣黄宏新吕峻周焕杭州市电力局

根据单芯XLPE电力电缆金属护套环流计算模型,编写C++程序,计算了交叉互联单元内三段电缆布置方式和段长不一致时的金属护套环流,并将计算结果与现场测试结果进行比较分析。根据计算和现场测试结果,一个交叉互联单元内三段电缆的段长和... 详细信息

根据单芯XLPE电力电缆金属护套环流计算模型,编写C++程序,计算了交叉互联单元内三段电缆布置方式和段长不一致时的金属护套环流,并将计算结果与现场测试结果进行比较分析。根据计算和现场测试结果,一个交叉互联单元内三段电缆的段长和布置方式不一致对金属护套环流有影响,当电缆采用直角三角形和水平布置方式时影响尤为严重。为减小金属护套环流,高压单芯电缆应尽可能采用正三角形布置方式且保证三段电缆布置方式一致,段长尽量相等。

关键词：电力电缆护套环流交叉互联布置方式

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电力电缆护套环流磁光效应传感器仿真设计

重庆理工大学学报（自然科学） 2020年第3期34卷 158-164页

作者：江天炎刘翔毕茂强陈曦唐博曾帅重庆理工大学电气与电子工程学院重庆400054

对电力电缆护套环流进行监测在电力电缆的安全稳定运行方面有着重要作用。为此,提出了一种基于法拉第磁光效应的光纤传感器,该传感器通过检测电流所引起的周围磁场的变化来测量电力电缆护套环流。根据光纤传感器原理设计了环型、双螺线... 详细信息

对电力电缆护套环流进行监测在电力电缆的安全稳定运行方面有着重要作用。为此,提出了一种基于法拉第磁光效应的光纤传感器,该传感器通过检测电流所引起的周围磁场的变化来测量电力电缆护套环流。根据光纤传感器原理设计了环型、双螺线管型、U型螺线管型3种磁光效应传感器传感头结构,采用ANSYS仿真软件对其进行磁场仿真研究。结果表明:闭合环路积分结果近似相等,导线和光路之间的相对位置改变并不影响检测结果。双螺线管型与U形螺线管型的法拉第旋转角远大于环型,设计的螺线管型与U形螺线管型传感头相较于环型传感头的灵敏度大大提高。

关键词：电力电缆护套环流磁光效应传感器灵敏度

计及护套环流和电流分布的多回电缆线路温度场及载流量研究

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计及护套环流和电流分布的多回电缆线路温度场及载流量研究

作者：尚龙龙重庆大学

学位级别：硕士

受到城市地形、地下空间限制，为了满足大中城市电力供应越来越多采用多回电缆线路同相多根并联运行。但是，对于多回电缆线路同相多根并联运行参数的计算，现有的设计规程、规范不再适用。而目前对于多回电缆线路同相多根并联运行的设... 详细信息

受到城市地形、地下空间限制，为了满足大中城市电力供应越来越多采用多回电缆线路同相多根并联运行。但是，对于多回电缆线路同相多根并联运行参数的计算，现有的设计规程、规范不再适用。而目前对于多回电缆线路同相多根并联运行的设计、施工并无相关规程、规范。并且，以往研究中常常将多回电缆线路同相多根并联的护套环流、同相并联多根电缆的电流分布的不均匀与温度场及载流量计算完全独立成不相关的领域，大部分文献中仅仅涉及到其中之一，而不是将其联系起来组成系统工程进行研究。与此同时，在传统的多回电缆线路温度场及载流量计算中，各参数的取值一般均采用IEC-60287标准中的推荐值，而这与工程实际中电缆线路运行参数存在明显差异，导致电缆线路载流量的理论值与实际值不符。本文打破以往惯用思路，尝试建立了计及护套环流和电流分布的多回电缆线路同相多根并联的温度场计算的精细化模型，并结合220kV坪江线等六回线路工程实际情况进行研究。本文取得的主要成果如下：①首先，将电力电缆分别按照绝缘材料、电压等级、结构特征、敷设条件等指标加以分类。并以截面积2000mm2的YJLW02-127/220kV交联聚乙烯电缆为例，对其基本结构进行阐述。然后，详细介绍了电缆线路四种常用敷设方式，即直埋敷设、排管敷设、电缆沟敷设和隧道敷设各自优缺点及适用范围。最后，建立了涵盖可靠性、经济型、可监测性、载流量等指标的敷设方式选择评价体系。②建立了多回电缆线路护套环流、同相并联电缆电流分布的等值计算模型，推导了多回电缆线路同相多根并联时护套环流、同相并联电缆的电流分布计算方法，并编程求解。结合220kV坪江线等六回线路工程实际，建模计算了其在两种不同排列方式下电缆线路按照四种相序排列加载电流时1～24号电缆护套环流、同相并联两根电缆的电流分布，并进行了对比研究。为建立计及护套环流和电流分布的220kV坪江线等六回线路温度场计算的精细化模型打下基础。③根据220kV坪江线等六回线路的具体参数以及敷设方式，首先分段建立了其温度场计算的截面物理模型;紧接着，根据传热学原理建立了电缆群及其周围敷设区域内的稳态导热微分方程，并结合②中内容分别对初始条件、内部热源损耗值以及各热力学参数进行计算和取值，从而建立计及护套环流和电流分布的220kV坪江线等六回线路温度场计算的精细化模型。将求解区域用三角形网格进行自动划分并对稳态导热微分方程进行求解，得到在100%额定负荷电流和120%额定负荷电流下电缆群及其周围敷设区域的温度分布;最后，利用双点弦截法对各分段电缆线路的载流量进行计算和分析。④针对目前地下电缆线路的敷设条件和外界环境等情况日益复杂的现状，以电缆沟敷设下220kV坪江一线和二线为例进行仿真计算，分析了电缆线路的敷设条件如电缆沟深度、电缆层间距等以及外界环境因素如空气温度、土壤热阻系数等的因素的变化对220kV坪江一线和二线同相并联两根电缆载流量的影响，并进行规律性总结。

关键词：多回电缆线路同相多根并联护套环流温度场载流量