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1、高压单芯电缆护套接地电流的数模与应用 孙学锋赵延华路新波 ( 山东淄博，淄博供电公司2 5 5 0 2 4 ) O 引言 运行中的1 1 0 k v 交联聚乙烯电缆，护套的二次接地电流，运行中遵守一二次、主副绝缘间的电流 互感规律；A B c 三相间产生一、二次感应交变电流，A B C 三相交变循环后，A B c 三相护套二次接地电流 通过接地箱直接接地。正确的接线方法，电缆护套二次接地电流运行的数值较小；错误的接线方法，将导 致接地电流，叠加产生；电缆外表温度升高，导致运行电缆绝缘老化增快，故障几率增加。 1 护套接地电流错误接线的一起事例 1 1 某单位2 0 0 6 年1 月2 4 日，
2、改造投运的l1 0 K V 线电缆型号为：Y J L w 。一z 一6 4 1 1 0 K V ；单芯3 木3 0 0 衄z ，电缆长度6 3l I l 。改造分两段进行，电缆架设方式为隧道空气平行架设，电缆二次护套接地箱与 中间头、终端头接地联结，均采用接地同轴电缆，型号为：Y J T l2 0 姗：。 1 21 1 0 K V 线电缆前段长度为3 8 公里，二次护套接地箱2 个，中间电缆头4 个，电缆交叉互 联接地箱4 个，产品为长沙电缆附件厂生产，于2 0 0 4 年4 月3 0 日运行。 1 31 1 0 K V 线电缆新段长度为2 5 公里，二次护套接地箱2 个，中间电缆头4 个，电
3、缆交叉互 联接地箱4 个，产品为北京瑞侃电缆附件厂生产，于2 0 0 6 年1 月2 4 日运行。 1 4 产生错误接线原因主要是：电缆A B C 三相间平行架设送电后，产生一、二次感应循环交变的 电流，形成一个交变循环后，进行工作点直接接地；二次护套在一个接地循环电流方式中，发生了不 正确的接线，产生了不平衡的护套二次叠加电流。 2 建立护套接地电流数学模型 2 1 制作二次护套一个循环电流交叉互联箱接地方式原理图 C 相 B 相 A 相 2 1 6 2 2 直接接地箱内接线电气循环图为： ( A + B +C ) +( c + 二b+ a )+( A + B + C ) 2 3 当电缆送电
4、后有交变电流时，在三相金属护套上产生感应电压，三相金属护套上形成环流，护套 环流在金属护套回路中，产生感应电压金属护套两段接地，方式包括两段直接接地和中间交叉互连两端接 地。 接线如下图： R 1 2 4 接线图中R l 、R 2 为护套两端接地电阻；R d 为大地漏电接地电阻；R + j x 为三相电缆金属护套的自 阻抗；三相线电流为E a 、E b 、E c ；感应产生的电势为E 、a 、E 、b 、E 、c ；三相电缆金属护套环流I h a 、 I h b 、I h c ；总环流为I h z = I h a + I h b + I h c 2 5 建立计算三相电缆环流的矩阵方程： 2 1
5、 7 学模型 E a l I E b I ( 1 ) 1 乜C1 lIj触飘 a b c 加流 m 珊m ：电厂I触欲 矩护 1 J 、llIJ袖峨 ， 一流据畿煦黧紫8 ；：篆 腿2 i 2 ；篇 厂 一 一7 拍拍 改造送电电流交叉互联箱电流测量表( 单位：A ) 2 0 0 6 1 2 4 序号相位 A BC 总接 左( 凡)右( A 1 )左( B o )右( B 1 )左( C o )右( C 1 ) 地电 线名流 出线位马线 3 22 52 51 0 起点 位张线 2 52 63 00 5 l位马线3 23 73 83 54 44 5 1 0 3 22 52 5 l位张线4 34
6、5 4 24 3 4 55 5 O 5 2 52 63 0 2 位马线 4 63 54 23 35 54 5O 8 2 52 53 5 2 位张线 3 53 64 54 65 55 21 2 3 62 53 5 3位马线2 52 63 55 54 55 62 2 2 23 53 2 3 位张线3 53 61 51 62 52 51 0 3 5 1 2 2 5 l 位马线 5 5 2 5 6 5 6 0 56 0 6 6 0 56 0 6 2 8 O 2 5 5 3 0 5 3 0 O 1 位张线 4 53 66 54 65 55 21 O 2 33 62 6 2 位马线 5 5 25 4 76
7、 3 86 3 55 0 45 0 52 5 0 2 53 22 5 2 2 位张线5 2 4 7 5 84 55 44 51 0 3 03 53 2 3 位马线 4 54 25 55 5 O 5 2 65 2 52 5 2 4 02 7 5 2 6 3 位张线 2 52 62 52 54 0 ， 4 21 5 1 01 22 5 终端位马线 3 5 0 3 5 53 21 5 位张线2 12 32 5O 1 塞董兰基篡3 塞 2 善 c 2 ， ) 2 3I 2 3I + 23l l 一 ( 3 ) 2 6 3 闭合回路，同价矩阵相加：三相由A B C 完成一个接地，三相为同一个阶，根据两个
8、矩阵 2 1 8 、引引_ 抖针针屹也也“H 抖 p = 、lIlj 2 6 4 电缆线路三相护套接地电流由A B C 通过交叉互联箱，三相由A B c 形成闭环；A 。A 。 B 。B 。C 。C 与交叉互联箱的总接地，每完成一个循环，同时也构成接地电流实数集，成为一个循环段的 域。 E 循环刁+ E 循环段 + c 循环司2p 接地 ， 【a A o B l C 2 】+ b B o G IA 2 】+ c C o A lB 2 】= a + b + c = E a + E b + E c = 0 ( 5 ) 2 7 建立计算三相电缆环流的矩阵方法：加法恒等元原理数学模型 R R 幸R R
9、 木R R R R 1 2 车R R 2 3 牢R R 3 I R R1 3 木R R 2 l 卑R R 3 2 = E a + E b + E c = 0 ( 6 ) 卜叼+ P + 降寸Pc 叼 2 7 1 加法的恒等矩阵，是一个所有值，通过交叉互联箱总接地，都表示为零的矩阵，并且它的阶与加 到恒等矩阵的另一个循环段矩阵的阶相同。 【aA o B lC 2 】+ 【bB o C IA 2 】十【cC o A lB 2 】= 【a + b + c 】= E a + E b + E c = 0( 8 ) 【aA o B IC 2 + 【bB o C IA 2 + 【cC o A lB 2 】=
10、 a + b + c = E a + E b + E c = 0 ( 9 ) 循环段 + E 循环段 + E 循环段 2B 接地c 。习 。 【aA o B lc 2 】+( bB o c lA 2 】+ cC o A lB 2 】) = 【a + ( b + c ) 】= E a + ( E b + E c ：l = o ( 1 1 ) 2 9 建立计算三相电缆环流的矩阵方法：加法逆元的数学模型 电缆的接地电流伴随着运行负荷电流的改变而不断改变；实际运行的接地电流，是一个逆元状态 E 循环段 + E 循环段 + 循环段 2E 接地c o ， n 2 ， 【cc o A lB 2 + ( 【b
11、B o c IA 2 ：+ 【aA o B lc 2 = 【c + b + a ) 】= E c + E b + E a = o( 1 3 ) 一个循环段的接地电流，通过实际测量的电流数集记录中，无论通过上述一种计算的方法，都满足上 接线正确的数学模型成立证明，第一循环段的接地电流与第二、第三循环段相加后，总接地电流，应 2 1 9 错误的接线数学模型不成立证明，2 0 0 6 1 2 4 测量的电流数集记录中，接地电流与第一、第二、第 三循环段相加后，可以直观看出，总接地电流继续不闭合不为零，两相发生电流叠加。证明如果不为 零，假值。 3 工程中错误接线的原因分析及数学解决方案 3 0 对2
12、 0 0 6 1 2 4 ，改造送电后交叉互联箱电流，测量的电流数集记录表数据，运用恒等元模型， 对发现的问题进行数学分析 3 1 建立模型算法分析步骤： 将三相A B c 循环电流进行演算，已知原理 R R 木R R 术R R + R R l 2 木R R 2 3 丰R R 3 l + R R l 3 4 R R 2 l 木R R 3 2 = E a + E b + E c = 0 ( 1 4 ) 测量的电流数集代如公式： 22 52 5 52 53 5 2 23 53 2 产3 0 。鞠 3 2 02 5 5l 02 7 5 2 6 0 I 结论： 3 2 数学模型上式中发现：第2 循环段
13、数据远大于第l 循环段数据，表明交叉互联箱内部接线 错误。 护套的二次循环电流回路的闭合不为零变化，矢量关系发生变化；一相接错，结果会得到不为零的结 果。 3 3 导致产生错误接线的原因，主要是护套的二次循环电流，回路的闭合为零的矢量关系发生了变 化。 3 4 发生错误接线产生的结果，二次护套循环电流回路，矢量关系叠加，形成护套二次循环电流 梯度变化。 3 5 工程解决的方案： 3 5 0 送电前对电缆的护套二次电流接线图，按照设计或现场逐相核对；按照A B C 与a b 斗c ，通过交叉互联箱，形成闭环；A aB bC c 经交叉互联箱总接地；每完成一个循环，构成接地电流实数 集，成为一个循
14、环段的域。 3 5 1 送电后及时对电缆的护套二次电流，采用钳型电流表直接测量；线路在承载负荷时，一般运 行规律总结表明，护套循环二次电流一般不超过15 A 。 3 5 2 用红外成像仪检查交叉互联箱与直接接地箱的接头、中间头的外表温度；运行后接线正确的 中间头表面温度，要低于运行规程要求，一般运行规律表明，护套表面温度一般不超过5 0c | C ，一般 都运行在一2 0 c | C + 4 0 之问为正常电缆运行温度。 3 5 2 根据设计或实际现场，将增高段的二次护套接地电流接线，按照循环闭合A B C ，画出接 线图，依次核对，找出错误，进行正确调整。 2 2 0 5 4 孓 m 2 2
15、 筋 ，。L I叫J 3 撕 王 2 5 5 ； 艇 ” ” ： 5 2 厂 = ! 3 6 工程出现常见的接线错误事例： 主要是中间头电侧与负侧的同轴电缆引出后接人到交叉互联箱的接线接错；新旧接地箱、交叉互 联箱电侧与负侧的二次护套接地电流接线，未能按照循环闭合A B C ；循环段二次电流回路接线错 误。 3 7 一次错误接线事例诊断与根治 3 7 1 如图照片： 前段( 旧段) 交叉互联箱接线斯段交叉互联箱接线 3 7 2 在一个护套二次电流循环段发生了接线错误 方框图如下： 新储交叉互联箱连接线新2 5 交叉互联箱连接线新1 | i 直接接地箱接线 接线图如下： 。E i i 了_ ，( A + B + C ) + ( c + b + a ) + ( A + B + ) 厂一厂厂 3 7 3 导致后果：全线段电缆的护套二次接地电流呈倍增加，增至为5 5 6 0 A ；交叉互联箱、直接接地 箱的接头、中间头的外表温度增至到5 5 c C 。 3 7 4 具体解决方案：检查改线情况，使护套的二次循环电流回路的闭合趋于为零；通过上述建立 数
