架空線—電力電纜混合線路特性及保護配置探討

李煥煥

摘 要：當今時代人們的生活在不斷的發展，科學技術也在不斷的進步，在這種背景下，人們對于電力的需求開始越來越大，而從這方面來看，電能在人們生活當中的應用也越來越加的廣泛。為了更好地促進電能在人們生活當中的應用價值，對電力電纜的混合線路進行研究是十分重要的，文章主要針對架空線-電力電纜混合線路的特性和保護配置進行簡要的分析，希望所得內容能夠為相關領域提供可行的參考。

關鍵詞：架空線；電力電纜；混合線路

中圖分類號：TM588 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）21-0089-02

當前環境下的高壓輸電網絡主要分為兩種，分別是架空線和電力電纜，架空線是一種傳統的布線方式，這種架線能夠適用于各種電力參數，因此相對更加穩定，其各個方面的保護措施和保護方案也有完整的系統，但是因為它的占地面積較大，容易受到較強的電磁干擾，而且也會對整個城市的面貌和景觀產生影響，所以當前已經開始漸漸的淡出了城市的輸電網絡。但隨著我國城市化建設的不斷發展，電力電纜開始逐漸的投入到使用過程中，而其中架空-電力電纜混合線路的使用也開始得到了廣泛的應用。

1 電力電纜的電氣特性分析

從當前使用的電力電纜來看，一般所涉及到的主要有超導電纜和橡皮絕緣電力電纜，個別地方也有使用氣體絕緣電力電纜。而特別是交聯聚乙烯的電力電纜，這種電纜使用的范圍十分廣，在城市的電網當中有著較為廣泛的應用，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，同時與架空線進行配合也是不同的[1]。因為不同的電力電纜之間的間距是不同的，所以導致架空線之間的間距會存在著一定的差異，這樣而來，電纜的單位長度的電感也就會明顯縮小，因此從實際情況來看，電力電纜的電感特性而導致的一些負載和分配，它們和短路電流水平之間的問題也開始越來越加的嚴重，而這種問題可能會對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套之間的間距存在著一定的差異，同時絕緣料又存在著一定的高價常數，就會使得電纜的單位長度比架空線要大出很多。與較長的電纜線路進行比較，就需要特別重視電容而帶來的影響，電容如果帶來的影響較重，那么就需要及時發現相關的問題，了解到問題的所在，并配合實際情況合理的解決問題。在平時的工作當中應該做好防微杜漸的工作，盡量在問題沒有發生之前將問題杜絕，找出安全隱患，防止事故的發生。這種情況下，能夠將事故所帶來的損失降低到最低，也可以為企業帶來更大的收益。

對電纜的金屬保護套進行分析，互聯接地的時候，零序單位的阻抗值一般是政府單位阻抗值的10倍左右。保護套的兩端，如果都互聯接地，電纜零序單位的阻抗值就會稍微增大，這個時候架空線路的X0一般可以達到1的4.5倍[2]。分析XLPE套管型的電纜，分析零序阻抗的大小，主要和所在磁場的導磁率相關，如果零序電流增加，那么磁感應也會相應的增加，這個時候就會對導磁率產生較大的影響，導磁率會大大的增加。如果只感應的強度過大，那么就會導致導致寶盒情況發生，這會使得處于磁場當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生一定的變化。而電纜的零序阻抗和零序電流的關系曲線圖，如圖1所示。

2 架空線-電力電纜混合線路的保護配置探討

2.1 自適應接地距離保護方案設計

分析傳統架空線的接地距離保護，理論上和運行上存在著相對完善的情況，分析架空線路的保護也是十分完整，而且這種保護措施在長期的使用當中得到了較為廣泛的應用，同時也積累了較為廣泛的經驗。而將這種情況應用到電力電纜的使用當中，卻存在著一定的不同之處，因為Z0會隨著零序電流的變化而發生變化。所以傳統的接地距離保護的方案很難應用到電力電纜當中，如果應用到其中就會出現更大的失誤，嚴重的時候可能會帶來運營上的錯誤。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關系，采用已有的零序電抗和零序電流的函數關于提現進行表示，采用零序電流為極極化量的接地方向進行阻抗繼電器的保護，以此能夠減少保護區域所受到的過度電阻而產生的影響。這能夠促使保護區域更加的穩定，而且也能夠使得極化量以后，其所受到的來自于關于電力電纜特殊電器特性的影響減小，能夠更好地對其可靠性進行保護。

2.2 自適應零序電流保護方案設計

從電纜-架空混合線路來看，電纜的零序阻抗會因為零序電流的變化而發生變化，架空線路的零序阻抗基本上能夠趨于穩定，其不會隨著運行狀況的變化而發生改變。

從混合線路來看，研究零序電流的非線性函數，其可以作為混合線路零序參數來看。

目前來說，可以從兩個方面來對零序阻抗進行求取，可以通過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，精確度相對來說較低，而且較為費時，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，通過計算機編程來實現對阻抗值的求取。

對自適應電流的保護方案進行分析，自適應電流的關鍵在于對給定線路所發生的短路時，零序接地電流短路位置如何的關系進行判斷，分析其主要步驟，可以從如下幾個步驟來進行：

①對于其所在系統的運行情況作出主觀的分析，對最大運行方式和最小運行方式進行確認；

②收集被保護線路的基本參數，因此應該對架空線路的單位零序阻抗值進行確定，同時收集電纜線路的參考零序阻抗值，明確電纜的長度和架空線路的長度；

③對整條混合線路進行合理的劃分，使其劃分為多個小段，對于所有小段的數目進行確定，小段數目越多，其最終的計算精度便越高；

④對系統的運行方式進行合理的劃分，將系統運行方式的最大運行方式和最小運行方式之間的最大區間進行劃分，分為諸多個小區間，并對其進行計算，將其接地短路故障的時候所發生的流經零序電流的大小進行確定；

⑤將上一個步驟所產生的數據通過小二乘法檢測其抗阻電流曲線，并根據相關情況進行擬合，這樣就能夠產生整條混合線路和零序電流之間的短位置的關系圖，分析這種關系曲線圖，不同的運行方式都有著和它自身相對應的關系曲線；

⑥如果接地線路出現了短路情況，那么就需要確定零序電流的值，然后然后經過分析得出短路的類型，確定短路前后的電壓值和電流值，并對系統的運行方式進行確定，在根據上一步驟得出的關系曲線圖對線路短路位置進行確定；

⑦對零序電流的保護邏輯系統進行確定，根據故障所發生的位置和零序電流值進行計算，其得出的結果能夠來確定其是否發生動作。具體的計算流程，如圖2所示。

這種保護算法能夠對于分布參數的電路模型進行充分的考慮，還能夠充分考慮電纜各個部分的阻抗值，隨著短路點變化而變化的特性，可以有效的將短路點的位置量作為繼電器的動作數據，進而更好地符合實際點來運營的狀況。

3 結 語

本研究主要分析架空線-電力電纜混合線路特性和保護配置的相關內容。因為當前的社會在不斷的發展，所以對于混合線路的使用也開始越來越多，混合線路的使用難免會帶來一定的問題，這也會導致故障的發生頻繁，同時故障的類型也會變得多種多樣，阻抗同時也會發生一定的變化，可以有效地隨著自適應零序電流保護方法和自適應的接地距離的保護方法產生一定的改變。所以，目前做好混合線路的保護工作是一個十分重要的工作，需要不斷的探索和開發。

參考文獻：

[1] 楊帆，關衛軍，楊波，等.架空線-電纜混合線路不停電作業裝置及其應 用[J].湖北電力，2013，14（3）：527-528.

[2] 束洪春，彭仕欣，趙興兵.一種配電網線—纜混合線路故障選線新方法 [J].電力系統自動化，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].電測與儀表，2013，11（07）：501-502.