陳斯華

摘 要：如今，電網(wǎng)范圍的擴大，多分支高壓電纜線路的推廣與應用，使得電纜網(wǎng)結構復雜，高壓電纜線路存在多分支問題。加之，使用年限的增加與外界環(huán)境影響，絕緣受潮、過熱、過電壓等問題逐漸暴露出來進而導致大面積停電，影響企業(yè)經(jīng)濟效益的提升。而怎樣對多分支高壓電纜線路進行故障定位，也成為企業(yè)重要研究課題，關乎著供電穩(wěn)定性與經(jīng)濟效益的高低。

關鍵詞：多分支高壓電纜線路；故障定位技術；研究分析

現(xiàn)階段，應用多分支高壓電纜線路定位困難，影響范圍較大。結合具體多分支高壓電纜線路數(shù)值，構建仿真計算模型，模擬電纜各分支故障狀態(tài)得出電流變化狀態(tài)，結合分支電流波形、幅值、相位等狀態(tài)，分析線路故障區(qū)間，幫助更快確定故障位置。經(jīng)過建立仿真模型得出：故障位置地線三相電流高、故障范圍連接的接地線電流也隨之增減，非故障相接地線電流降低。并且故障相電流參數(shù)等同于非故障相電流總和。故障點前的干路，接地線電流較高。不過，三相接地線電流與相位相等。

一、仿真模型的構建

因為現(xiàn)階段電纜金屬保護層環(huán)流是電纜穩(wěn)定運行的重要組成部分，發(fā)揮著決定性作用。所以，通常在電纜金屬護層接地線中安裝檢驗護層電流。接下來，筆者基于這一理論條件下，對電纜護層的接地線搜集電流信息并結合電流波狀態(tài)，分析電纜的故障區(qū)間。

第一，仿真系統(tǒng)。筆者選擇EMTP程序展開仿真，EMTP也是現(xiàn)階段應用較多的數(shù)字仿真與電氣人員研究、模仿計算電力系統(tǒng)的電磁暫態(tài)程序之一。第二，金屬故障段模擬。因為研究目標為電纜主絕緣擊穿金屬性故障。所以，建模過程中需要考量電纜排列與交叉互聯(lián)形式，通過時控開關模擬主絕緣與電纜聚乙烯護層的擊穿，擊穿后連接小電阻接地。第三，電源模型。因為考量目標的電纜，所以線路之前部分選擇發(fā)電機模型等效。電感與電阻選擇常規(guī)模型參數(shù)。第四，變壓器與負載模型。因為研究目標為分支電纜，變壓器、負載部分可以結合變壓器容量設定。第五，電纜模型。單芯電纜模型數(shù)值，單芯電纜選擇64/110kV YJSV型。

因為110kV線路在電纜主絕緣擊穿后出現(xiàn)單相接地故障。在故障出現(xiàn)后繼電保護設備自動跳閘，1110kV與220kV線路從故障出現(xiàn)至繼電保護時間距離在120ms-150ms。所以，仿真輸出結果設定在100ms之中，該階段時間中研究線路故障區(qū)間段。

二、雙T線路仿真

110kV高壓電纜的分支“T”接屬于一種創(chuàng)新，目前沒有成熟的運行經(jīng)驗。基于總體思路、設計、項目落實與投入運行后評價，在一些一線、二線城市電網(wǎng)改造過程中，通過原有裕度較高的主干線為改造的變電站提供電源。這樣一來，能夠有效節(jié)省經(jīng)濟投入、如期交工。

城市110kV電纜T接分支線，與結線上和以往架空送電線中T接直線相近。不過，因為走進城區(qū)后110kV電纜線路受到影響，進行T接線具有一定難度，在其技術上也不夠成熟，經(jīng)濟投入較高。某供電站選擇GIS母線室作為110kV電纜分支箱的研發(fā)并非流程性的組合裝配方式，而是把連接為T接線路的各電纜廠與各單位的高壓終端配件進行研發(fā)與工藝技術分析，制定個安裝流程讓導體連接、絕緣、密封結構處理等分支箱的技術問題得到處理?；谙到y(tǒng)運行調度功能上分析，該種接線形式存在諸多不足，也就是局部停電影響較大。出現(xiàn)故障也會受到制約。

線路有效運行下，各段的線芯電流與護層電流如表1。

在線路正常運行狀態(tài)下，護層感應電流相位、大小相等，與線芯電流有著直接聯(lián)系，電纜分布狀態(tài)、交叉連接形式、相交叉互連段長度的相近度、接地電阻、土壤電阻率有著直接聯(lián)系。其作用為：電纜線芯下流，交叉互連形式的準確性，交叉互連段長度相近、節(jié)點電阻大小。所以，圖一僅是對圖一線路的接地電流，同時為一般無故障線路金屬護層電流作考量。

三、帶故障線路的仿真

雙T線路分為5段，仿真狀態(tài)下把主絕緣擊穿故障設置為T1段、T2段、T3段、T4段。觀察各狀態(tài)下的T階護層接地電流差別。

第一，當故障位置在T1段狀態(tài)下，設定故障點在T1-L1段A相，運行仿真流程。立足于T1段開始階段接地線得出：在出現(xiàn)問題后，電流有持續(xù)1ms的暫態(tài)過程。隨后，緩慢穩(wěn)定并和故障相連的金屬護層電流較大，最高幅值達到5000A。同時，非故障相幅值最大幅值也達到1000A。該階段與正常接地線檢測的電流波無較大差別。當經(jīng)過高頻降低后，接地電流參數(shù)較小，幅值通常處于100A內。所以，可以結合故障后接地的電流，確定T1段故障。

當故障位置設定在T1-L2的A相、T1-L3的A相與故障點在B相、C相，檢測結果如表2。

當故障點在T1-L2段、T1-L3段A相狀態(tài)，T2、T3、T4段接地線檢測電流波形與T1段，非故障交叉互連段接地線測得電流相近。因此，結合接地電流可以順利找到T1段故障。

第二，當故障點在T2段時，T2段第一階段接地線的位置檢測電流信號。相對于T1段故障時，由T1段接地線檢測的電流信號不算相位與幅值大小不同，其他屬性相近。T2段故障為重，T3、T4接地線檢測電流和T1段，非故障交叉互連段接地線測得電流相近。T1段接地線檢測電流和其他狀態(tài)有著較大差別。因為故障電流要流回電源端，生成閉合的回路。因此，T2段故障電流由T2段初始段接地線流出后因為地質電阻率較高。因此，故障電流將T1段的金屬護層為回路。由于三相接地電阻相等，因此，接地電流幅值、相位相等。

第三，T3段、T4段故障狀態(tài)下，故障位置在該階段的接地線電流幅值、相位有一定不同。故障段前的之路與故障段后的全部線路，經(jīng)過觀察接地線的電流可以找出定位故障段。

四、結語

在電流出現(xiàn)主絕緣擊穿故障，經(jīng)過檢驗不同階段的接地線電流，可以分析故障范圍。其根據(jù)為：故障段接地線檢測的護層三相電流較高，同時與故障相接的接地線電流較高，非故障相接地線電流較低。同時，故障相電流參數(shù)相近于非故障相電流總和，檢測電流參數(shù)在千安級。故障點前的干路，護層電流較高。不過，三相護層電流相等、相位相等。故障段前的之路和故障端后的每個交叉互連段，故障后0.5ms中出現(xiàn)高頻的衰減振蕩。通過短時間的振蕩后，電流參數(shù)恢復呈現(xiàn)正常感應電流，參數(shù)較低，等于故障段接地電流的1%。

參考文獻：

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