同相并联电缆布置方式优化与继电保护研究

摘要

随着城市负荷需求的迅速增长，为降低设备成本以及受技术条件的限制，采用同相多根电缆并联以实现线路增容的运行方式受到了高度重视，其应用日趋增多。然而，当采用上述并联运行方式时，若敷设方式不当，可能带来电缆间同相电流分布不均匀度增大、护套感应电压增加、参数不对称度增高等突出问题，同时也可能导致继电保护性能劣化，危及电缆和电网的运行安全。本文结合工程应用需求，重点围绕同相并联电缆运行参数计算、布置方式优化设计和继电保护性能分析等方面开展了系统的理论和仿真研究工作，本项研究对保证电缆和电网的安全运行，提高供电可靠性具有重要的理论意义和工程应用价值。
　　本文根据同相并联电缆的结构和运行特点，分析了同相并联电缆电流分布的内在机理及影响因素，建立了其等效电路模型，推导了不同护套接地方式下的同相并联电缆负荷电流分布和护套环流的一般性计算方法；以电磁感应定律为基础，提出了适用于同相并联电缆护套感应电压的通用性计算方法；以护套和芯线各自与大地构成的回路为基本分析单元，建立了同相并联电缆的序阻抗参数计算模型以及参数对称性评判指标。在上述理论研究的基础上，利用层次分析法，提出了综合考虑负荷电流分布、护套感应电压和线路参数对称性等因素的同相并联电缆布置方式优化布置的评价体系和方法，以利于同相并联电缆敷设方式的优化设计。结合实际应用需求，开发了一套同相并联电缆运行参数计算软件。该软件可根据实际需要，计算不同型号的电力电缆在不同护套接地方式、不同布置方式和不同回路数等条件下的序阻抗参数、参数对称性指标、护套感应电压、电流分布和护套环流等关键运行参数。与仿真结果的对比分析表明，所开发的软件计算精度高，可较好满足工程设计要求。以应用最为广泛的同相双回电缆并联运行为案例，分析了不同护套接地方式和不同布置方式等因素对同相并联电缆电流分布、护套环流、护套感应电压和参数对称性等问题的影响，并给出了同相双回并联电缆在不同护套接地方式和几种典型敷设条件下的最优布置方式，以指导工程实践。针对同相并联电缆内部短路故障时，电缆间的内部环流可能对保护动作性能带来的不利影响，从理论研究和数字仿真等不同角度，对距离保护、方向纵联保护、电流差动保护等保护原理应用于同相并联电缆的适用性进行了评估分析，给出了相关应用建议。研究结论对同相并联电缆的保护选型、整定计算和工程应用具有指导和参考作用。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 同相并联电缆布置方式优化及继电保护研究现状与分析

1.3 论文主要内容和章节安排

2 同相并联电缆布置方式优化研究

2.1 同相并联电缆电流分布和护套环流研究

2.2 同相并联电缆护套感应电压计算研究

2.3 同相并联电缆参数对称性分析

2.4 基于多因素分析的同相并联电缆布置方式优化方法研究

2.5 本章小结

3 同相并联电缆计算软件的开发及其应用

3.1 同相并联电缆计算软件的设计

3.2 同相并联电缆计算软件的校验

3.3 同相并联电缆典型案例分析

3.4 本章小结

4 同相并联电缆对继电保护的影响分析

4.1 同相并联电缆对距离保护的影响分析

4.2 同相并联电缆对纵联方向保护的影响分析

4.3 同相并联电缆对电流差动保护的影响分析

4.4 本章小结

5 全文总结

5.1 总结

5.2 研究工作展望

致谢

参考文献

附录1 作者在攻读硕士期间发表的论文

附录2 作者在攻读硕士期间主要参与的研究工作