基于ATP-EMTP的電纜外護(hù)套計(jì)算分析

1、基于ATP-EMTP的電纜外護(hù)套計(jì)算分析摘要：本文基于ATP-EMTP建立110kV電力電纜交叉互聯(lián)分段模型，分析交叉互聯(lián)分段3小分段不同長度情況下金屬外護(hù)套的環(huán)流大小，通過合理分段范圍從設(shè)計(jì)角度有效控制環(huán)流引起的線路損耗。關(guān)鍵詞：ATP-EMTP；金屬外護(hù)套環(huán)流；交叉互聯(lián)分段引言隨著城市發(fā)展建設(shè)速度加快，有效合理利用城市土地，提高城市土地利用率，美化城市上空，電網(wǎng)架空線落地改電纜線路首當(dāng)其沖，高壓電力電纜愈來愈多的運(yùn)用于城市輸電網(wǎng)絡(luò)中。根據(jù)規(guī)范要求交流單芯電力電纜金屬套上應(yīng)至少在一端直接接地，在高壓電力電纜設(shè)計(jì)中常用的接地方式為交互互聯(lián)兩端直接接地13。由于現(xiàn)場條件限制及后期改造施工，很難保

2、證交叉互聯(lián)小分段長度相等，且因敷設(shè)方式規(guī)則，金屬外護(hù)套中產(chǎn)生的環(huán)流將增加線路損耗，減少電纜傳輸容量，縮短電纜壽命。根據(jù)電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程要求：單回路敷設(shè)電纜線路，一般不大于電纜負(fù)荷電流值的10%11，本文通過ATP-EMTP軟件建模分析不同分段長度下金屬外護(hù)套環(huán)流值得大小，為工程中采用交叉互聯(lián)接地的分段長度作為參考。1.EMTP線路模型建立模型采用了ATPDraw可視化窗口建立，該軟件提供電力系統(tǒng)各種元件的圖符點(diǎn)擊圖符，既可以輸入有關(guān)參數(shù)1。單朮單冗圖1交叉互聯(lián)接地（1-電纜終端；2-中間接頭；3-絕緣接頭；4-護(hù)層電壓限制器）根據(jù)交叉互聯(lián)接地，本文提取其中1個單元作為研究對象建立交叉互聯(lián)

3、ATP-EMTP模型：圖2ATP-EMTP交叉互聯(lián)模型該模型電纜參數(shù)選用廣東嶺南電纜FY-YJLW03-Z-64/110kV-800mm2單芯扇形分割電纜，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)3小分段，外護(hù)套采用ABC-CAB-BCA換相，電纜敷設(shè)形式采用水平排列，電纜中間間距300mm。電纜元件模型設(shè)置參數(shù)如下：圖3LCC元件電纜參數(shù)表1.交叉互聯(lián)金屬護(hù)套環(huán)流分析本文模擬在主芯電流相同情況不同交叉互聯(lián)長度及不同交叉互聯(lián)小分段時金屬外護(hù)套的感應(yīng)電流值大小。表1交叉互聯(lián)小分段800m時，單分段不同差值數(shù)據(jù)表最交叉互聯(lián)大分小分段長度段差(m)值金屬外主主護(hù)套電流(A)芯芯電相流序(A)第金屬外護(hù)套與主芯電流長對比度百分比第第

4、第一段二段一段二段8005A96912600%1%80051B69212800%1%800C519122%69200%59112800A69.5100%2%50750B518936954%1% 58111800C69.55.500%3%52214800A693500%4%10052185700B69768%3%51212800C694800%5%53417800A698000%769151%4%52414800C694300%8%5551910800A00693.5600%600600800800255050800553B6976535C6948577A6903574

5、B6939547C6955715%0%6%161000%111300%2%619%3%9%181300%表2交叉互聯(lián)小分段600m時，單分段不同差值數(shù)據(jù)表金屬外長金屬外護(hù)護(hù)套電流度百套與主芯電流最交叉互聯(lián)主主(A)分比對比大分小分段長度芯芯電段差(m)相流第第值序(A)第一第二段一段段二段511600A741%511600A741%00006900%6005B69129600%1%6005C69129600%1%51112600A694600%3%51193550B69802%2%59112600C69.5900%3%600153316A694600%6%50053286B69633%4% 2

6、314600C 2314600C5050691800%7%5551110600A695700%069785%0%7%5351610600C695800%5771114600A697900%4%20057561400B69917%4%9%5581914600C690000%25111118600A69010400%8%51 511251 51126969350B690478%8%5611118600C6950400%1%表3交叉互聯(lián)小分段800m時，兩分段不同差值數(shù)據(jù)表最主主交叉互聯(lián)大分芯芯電小分段長度段差相流(m)值序(A)5800A6925600B00695800C

7、金屬外護(hù)套電流(A)長度百分比金屬外護(hù)套與主芯電流對比第第一段二段第第一段二段551913.5600%0%53716765%0%351614800%0%57 11157 11150169899%0%50169899%0%800A690300%2%3%250574619550B69399%3%547181800C695500%3%554198800A692300%200534777600B69725%535861700C69298%0%800256511A698500%2%10%55054568B547 91547 911111369 906%3%001111369 906%3%00段差650C

8、69971%4%表4線路總長2400m時，三分段不同差值數(shù)據(jù)表交叉互聯(lián)小分段長度m)800800800850金屬金屬外護(hù)外護(hù)套電度百套與主芯電流主主流(A)分比對比芯芯電相流序(A)第第段二段一段二段5A699600%1%5B6925C6921800%1900%1%2%5A512 2512 2696696750B69304%4%8005211C769800%5%85053316A695706%769838%4%85052414C692006%7%90054317A692713%7%2005800B6915700C383157%00%23588%59%49.1749.1

9、7由表1、2數(shù)據(jù)分析可知，當(dāng)線路最大分段差值達(dá)25%時，線路金屬外護(hù)套電流接近電纜主芯電流10%，達(dá)到“單回路敷設(shè)電纜線路，一般不大于電纜負(fù)荷電流值的10%”臨界值要求；由表3數(shù)據(jù)分析可知金屬外護(hù)套電流值與交叉互聯(lián)分段電纜長度最大差值有關(guān)，與中間量關(guān)系不大；由表4數(shù)據(jù)分析可知，交叉互聯(lián)小分段長度愈接近，金屬外護(hù)套電流與主芯電流比值愈小。1.交叉互聯(lián)金屬護(hù)套感應(yīng)電壓分析金屬外護(hù)套感應(yīng)電壓模型可以直接采用金屬外護(hù)套模型，補(bǔ)充線路電壓探針即可，根據(jù)單位長度電纜金屬護(hù)套感應(yīng)電壓計(jì)算式12：L式中：I為電纜芯電流，A；GMRs為金屬護(hù)套的幾何平均半徑，mm；S為A、B相電纜距離,mm;mS為B、C相電纜

10、距離,mm；nS為A、C相電纜距離,mm。FY-YJLW03-Z-64/110kV-800mm2單芯電纜通過電纜載流量計(jì)算可知：空氣中敷設(shè)不受日光直射載流量為1359A,混凝土包封埋管時載流量(控制相：B相)847A,本文以847A為例分析不同長度下電纜外護(hù)套感應(yīng)電壓大小。表5不同分段長度時電纜外護(hù)套層感應(yīng)電壓外均勻分段長度(m)護(hù)套相序感應(yīng)電壓(V)感應(yīng)電流(A)42.6Z18.5Z6.500A4.B66.0Z35.711.4Z-107.466.3Z-11.9Z1C98.319.255.6Z110.7Z4A48.9.585.9Z314.5Z-650B5.3109.4286.5Z-15.2Z1

11、C98.71768.6Z112.9Z2A48.7.7105.9Z17.5Z-800B35.0111.0106.7Z18.3Z1C-99.015.2由表5數(shù)據(jù)分析可知，在線芯電流相同的情況下，電纜分段長度越長，電纜金屬外護(hù)套感應(yīng)電壓越大,金屬外護(hù)套的環(huán)流值也越大。1.電纜分段長度確定按照金屬護(hù)套環(huán)流不應(yīng)超過電纜線芯電流10%的規(guī)定11,結(jié)合二、三節(jié)中表12、3、4、5的數(shù)據(jù)分析，電纜分段長度不應(yīng)以三段電纜長度差值估計(jì)金屬外護(hù)套環(huán)流值大小，而應(yīng)該結(jié)合交叉互聯(lián)分段最大分段比值確定分段的臨界長度，建議最大差值在20%內(nèi)。1.結(jié)論在工程設(shè)計(jì)過程中，新建工程有良好的基礎(chǔ)條件，可以優(yōu)化設(shè)置電纜分段長度，盡量

12、減少金屬外護(hù)套環(huán)流對電纜能量傳輸損耗，可以有效的設(shè)置電纜分段長度控制電纜外護(hù)套感應(yīng)電壓。在改造工程中，電纜各段長度差和排列方式都會影響護(hù)套環(huán)流10,設(shè)計(jì)人員不應(yīng)單獨(dú)就分段差值來考慮電纜分段長度，應(yīng)結(jié)合整個交叉互聯(lián)段電纜最大長度值來確定遷改方案是否合理。建議交叉互聯(lián)段電纜最大差值不超過20%。參考文獻(xiàn)1.ATP-EMTP及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用.李云閣2.電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)計(jì)算與EMTP應(yīng)用.吳文輝，曹祥麟3.某220kV同相兩根并聯(lián)電纜輸電方案設(shè)計(jì)D.王輝.深圳大學(xué)2018基于有限元法的電力電纜載流量計(jì)算D.劉曉妍.山東科技大學(xué)20185.直埋電纜長期溫升影響因素分析J.周象賢，蔣愉寬,王少華，李特，曹俊平.高壓電器.2017(10)6.10kV配網(wǎng)直理敷設(shè)電力電纜溫度場分析和載流量計(jì)算方法的研究D.蘭森林.西華大學(xué)20177.高壓電纜金屬護(hù)套多點(diǎn)接地情況下的環(huán)流模型及參數(shù)計(jì)算J.朱寧西，楊帆,劉剛.華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2018(10)8.基于柔性電流鉗開發(fā)電纜外