架空線—電力電纜混合線路特性及保護(hù)配置探討

李煥煥

摘 要：當(dāng)今時(shí)代人們的生活在不斷的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，在這種背景下，人們對(duì)于電力的需求開(kāi)始越來(lái)越大，而從這方面來(lái)看，電能在人們生活當(dāng)中的應(yīng)用也越來(lái)越加的廣泛。為了更好地促進(jìn)電能在人們生活當(dāng)中的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)電力電纜的混合線路進(jìn)行研究是十分重要的，文章主要針對(duì)架空線-電力電纜混合線路的特性和保護(hù)配置進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，希望所得內(nèi)容能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域提供可行的參考。

關(guān)鍵詞：架空線；電力電纜；混合線路

中圖分類號(hào)：TM588 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）21-0089-02

當(dāng)前環(huán)境下的高壓輸電網(wǎng)絡(luò)主要分為兩種，分別是架空線和電力電纜，架空線是一種傳統(tǒng)的布線方式，這種架線能夠適用于各種電力參數(shù)，因此相對(duì)更加穩(wěn)定，其各個(gè)方面的保護(hù)措施和保護(hù)方案也有完整的系統(tǒng)，但是因?yàn)樗恼嫉孛娣e較大，容易受到較強(qiáng)的電磁干擾，而且也會(huì)對(duì)整個(gè)城市的面貌和景觀產(chǎn)生影響，所以當(dāng)前已經(jīng)開(kāi)始漸漸的淡出了城市的輸電網(wǎng)絡(luò)。但隨著我國(guó)城市化建設(shè)的不斷發(fā)展，電力電纜開(kāi)始逐漸的投入到使用過(guò)程中，而其中架空-電力電纜混合線路的使用也開(kāi)始得到了廣泛的應(yīng)用。

1 電力電纜的電氣特性分析

從當(dāng)前使用的電力電纜來(lái)看，一般所涉及到的主要有超導(dǎo)電纜和橡皮絕緣電力電纜，個(gè)別地方也有使用氣體絕緣電力電纜。而特別是交聯(lián)聚乙烯的電力電纜，這種電纜使用的范圍十分廣，在城市的電網(wǎng)當(dāng)中有著較為廣泛的應(yīng)用，并加以推崇。不同的電纜的制作方法也是不同的，所以電感和電容也是各不相同，同時(shí)與架空線進(jìn)行配合也是不同的[1]。因?yàn)椴煌碾娏﹄娎|之間的間距是不同的，所以導(dǎo)致架空線之間的間距會(huì)存在著一定的差異，這樣而來(lái)，電纜的單位長(zhǎng)度的電感也就會(huì)明顯縮小，因此從實(shí)際情況來(lái)看，電力電纜的電感特性而導(dǎo)致的一些負(fù)載和分配，它們和短路電流水平之間的問(wèn)題也開(kāi)始越來(lái)越加的嚴(yán)重，而這種問(wèn)題可能會(huì)對(duì)繼電器造成一定的影響。

電力電纜在纜芯之間和纜芯與保護(hù)套之間的間距存在著一定的差異，同時(shí)絕緣料又存在著一定的高價(jià)常數(shù)，就會(huì)使得電纜的單位長(zhǎng)度比架空線要大出很多。與較長(zhǎng)的電纜線路進(jìn)行比較，就需要特別重視電容而帶來(lái)的影響，電容如果帶來(lái)的影響較重，那么就需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)相關(guān)的問(wèn)題，了解到問(wèn)題的所在，并配合實(shí)際情況合理的解決問(wèn)題。在平時(shí)的工作當(dāng)中應(yīng)該做好防微杜漸的工作，盡量在問(wèn)題沒(méi)有發(fā)生之前將問(wèn)題杜絕，找出安全隱患，防止事故的發(fā)生。這種情況下，能夠?qū)⑹鹿仕鶐?lái)的損失降低到最低，也可以為企業(yè)帶來(lái)更大的收益。

對(duì)電纜的金屬保護(hù)套進(jìn)行分析，互聯(lián)接地的時(shí)候，零序單位的阻抗值一般是政府單位阻抗值的10倍左右。保護(hù)套的兩端，如果都互聯(lián)接地，電纜零序單位的阻抗值就會(huì)稍微增大，這個(gè)時(shí)候架空線路的X0一般可以達(dá)到1的4.5倍[2]。分析XLPE套管型的電纜，分析零序阻抗的大小，主要和所在磁場(chǎng)的導(dǎo)磁率相關(guān)，如果零序電流增加，那么磁感應(yīng)也會(huì)相應(yīng)的增加，這個(gè)時(shí)候就會(huì)對(duì)導(dǎo)磁率產(chǎn)生較大的影響，導(dǎo)磁率會(huì)大大的增加。如果只感應(yīng)的強(qiáng)度過(guò)大，那么就會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)致寶盒情況發(fā)生，這會(huì)使得處于磁場(chǎng)當(dāng)中的高壓地下的電纜，其零序阻抗隨著零序電流的大小而發(fā)生一定的變化。而電纜的零序阻抗和零序電流的關(guān)系曲線圖，如圖1所示。

2 架空線-電力電纜混合線路的保護(hù)配置探討

2.1 自適應(yīng)接地距離保護(hù)方案設(shè)計(jì)

分析傳統(tǒng)架空線的接地距離保護(hù)，理論上和運(yùn)行上存在著相對(duì)完善的情況，分析架空線路的保護(hù)也是十分完整，而且這種保護(hù)措施在長(zhǎng)期的使用當(dāng)中得到了較為廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也積累了較為廣泛的經(jīng)驗(yàn)。而將這種情況應(yīng)用到電力電纜的使用當(dāng)中，卻存在著一定的不同之處，因?yàn)閆0會(huì)隨著零序電流的變化而發(fā)生變化。所以傳統(tǒng)的接地距離保護(hù)的方案很難應(yīng)用到電力電纜當(dāng)中，如果應(yīng)用到其中就會(huì)出現(xiàn)更大的失誤，嚴(yán)重的時(shí)候可能會(huì)帶來(lái)運(yùn)營(yíng)上的錯(cuò)誤。分析電力電纜的零序阻抗和零序電流，其間存在著非線性函數(shù)關(guān)系，采用已有的零序電抗和零序電流的函數(shù)關(guān)于提現(xiàn)進(jìn)行表示，采用零序電流為極極化量的接地方向進(jìn)行阻抗繼電器的保護(hù)，以此能夠減少保護(hù)區(qū)域所受到的過(guò)度電阻而產(chǎn)生的影響。這能夠促使保護(hù)區(qū)域更加的穩(wěn)定，而且也能夠使得極化量以后，其所受到的來(lái)自于關(guān)于電力電纜特殊電器特性的影響減小，能夠更好地對(duì)其可靠性進(jìn)行保護(hù)。

2.2 自適應(yīng)零序電流保護(hù)方案設(shè)計(jì)

從電纜-架空混合線路來(lái)看，電纜的零序阻抗會(huì)因?yàn)榱阈螂娏鞯淖兓l(fā)生變化，架空線路的零序阻抗基本上能夠趨于穩(wěn)定，其不會(huì)隨著運(yùn)行狀況的變化而發(fā)生改變。

從混合線路來(lái)看，研究零序電流的非線性函數(shù)，其可以作為混合線路零序參數(shù)來(lái)看。

目前來(lái)說(shuō)，可以從兩個(gè)方面來(lái)對(duì)零序阻抗進(jìn)行求取，可以通過(guò)查閱制造廠家所提供的阻抗電流的曲線，但人工查閱阻抗曲線的方法，精確度相對(duì)來(lái)說(shuō)較低，而且較為費(fèi)時(shí)，具有較小的可行性[3]。所以采用第二種方法較多，第二種方法主要是一種迭代算法，通過(guò)計(jì)算機(jī)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)阻抗值的求取。

對(duì)自適應(yīng)電流的保護(hù)方案進(jìn)行分析，自適應(yīng)電流的關(guān)鍵在于對(duì)給定線路所發(fā)生的短路時(shí)，零序接地電流短路位置如何的關(guān)系進(jìn)行判斷，分析其主要步驟，可以從如下幾個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行：

①對(duì)于其所在系統(tǒng)的運(yùn)行情況作出主觀的分析，對(duì)最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式進(jìn)行確認(rèn)；

②收集被保護(hù)線路的基本參數(shù)，因此應(yīng)該對(duì)架空線路的單位零序阻抗值進(jìn)行確定，同時(shí)收集電纜線路的參考零序阻抗值，明確電纜的長(zhǎng)度和架空線路的長(zhǎng)度；

③對(duì)整條混合線路進(jìn)行合理的劃分，使其劃分為多個(gè)小段，對(duì)于所有小段的數(shù)目進(jìn)行確定，小段數(shù)目越多，其最終的計(jì)算精度便越高；

④對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行合理的劃分，將系統(tǒng)運(yùn)行方式的最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式之間的最大區(qū)間進(jìn)行劃分，分為諸多個(gè)小區(qū)間，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，將其接地短路故障的時(shí)候所發(fā)生的流經(jīng)零序電流的大小進(jìn)行確定；

⑤將上一個(gè)步驟所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)通過(guò)小二乘法檢測(cè)其抗阻電流曲線，并根據(jù)相關(guān)情況進(jìn)行擬合，這樣就能夠產(chǎn)生整條混合線路和零序電流之間的短位置的關(guān)系圖，分析這種關(guān)系曲線圖，不同的運(yùn)行方式都有著和它自身相對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線；

⑥如果接地線路出現(xiàn)了短路情況，那么就需要確定零序電流的值，然后然后經(jīng)過(guò)分析得出短路的類型，確定短路前后的電壓值和電流值，并對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行方式進(jìn)行確定，在根據(jù)上一步驟得出的關(guān)系曲線圖對(duì)線路短路位置進(jìn)行確定；

⑦對(duì)零序電流的保護(hù)邏輯系統(tǒng)進(jìn)行確定，根據(jù)故障所發(fā)生的位置和零序電流值進(jìn)行計(jì)算，其得出的結(jié)果能夠來(lái)確定其是否發(fā)生動(dòng)作。具體的計(jì)算流程，如圖2所示。

這種保護(hù)算法能夠?qū)τ诜植紖?shù)的電路模型進(jìn)行充分的考慮，還能夠充分考慮電纜各個(gè)部分的阻抗值，隨著短路點(diǎn)變化而變化的特性，可以有效的將短路點(diǎn)的位置量作為繼電器的動(dòng)作數(shù)據(jù)，進(jìn)而更好地符合實(shí)際點(diǎn)來(lái)運(yùn)營(yíng)的狀況。

3 結(jié) 語(yǔ)

本研究主要分析架空線-電力電纜混合線路特性和保護(hù)配置的相關(guān)內(nèi)容。因?yàn)楫?dāng)前的社會(huì)在不斷的發(fā)展，所以對(duì)于混合線路的使用也開(kāi)始越來(lái)越多，混合線路的使用難免會(huì)帶來(lái)一定的問(wèn)題，這也會(huì)導(dǎo)致故障的發(fā)生頻繁，同時(shí)故障的類型也會(huì)變得多種多樣，阻抗同時(shí)也會(huì)發(fā)生一定的變化，可以有效地隨著自適應(yīng)零序電流保護(hù)方法和自適應(yīng)的接地距離的保護(hù)方法產(chǎn)生一定的改變。所以，目前做好混合線路的保護(hù)工作是一個(gè)十分重要的工作，需要不斷的探索和開(kāi)發(fā)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊帆，關(guān)衛(wèi)軍，楊波，等.架空線-電纜混合線路不停電作業(yè)裝置及其應(yīng) 用[J].湖北電力，2013，14（3）：527-528.

[2] 束洪春，彭仕欣，趙興兵.一種配電網(wǎng)線—纜混合線路故障選線新方法 [J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2015，20（11）：63-64.

[3] 趙軍玉，楊淑英，陸海東，程美興，韓雪鋒.不受電纜波速度影響的混合 線路故障定位研究[J].電測(cè)與儀表，2013，11（07）：501-502.