个人倾向于4，参考分裂导线

个人感觉第（3）种要好，可以平衡三相的零序电流，比较稳定。

这个问题深入浅出，需要考虑哪些因素呢。期待高手回答。

本人施工方，一般现场见到的是第三种

应按规范去做

本人认为第一种比较合适，便于施工便于检修。

1和4不允许。2和3可以，3最好。

第三种最好，电缆间的感抗基本相等，每个电缆的载流量比较平衡，第一种方法最不好，两边的电流会比较小，将出现电流不平衡现象。
同相大截面并联电缆敷设方式对电缆间电流分布的研究
Study on Current Distribution in same phase of Parallel Large Section Cables
希杰（聊城）生物科技有限公司

Jiang Hong Song1 Shi Ning2
【摘要】介绍了某变电站内6.6kV单芯交联聚乙烯绝缘500mm2电缆同相两根并联的敷设和运行情况，通过ANSOFT软件模拟计算，分析出其载流量不平衡的主要原因是同相并联的电缆的外感值不相同。建议在同相多根并联的高压大截面电缆线路中采用上下两层水平布置、正“品”型和水平对称排列布置的敷设方式。
【关键词】并联电缆、阻抗、敷设方式、ANSOFT
【Abstract】The laying modes and running situation of two parallel 6.6KV XLPE single-core cables with the same phase at a substation . The reasons causing the current carrying capability imbalance of two same phases parallel cables are analyzed by the ANSOFT software. The laying mode that the symmetrical disposition for the two parallel 6.6KV large section cable lines with the same phase is adopted on the upper and lower layers is suggested, it can be used as a reference.
【Key Words】
0 引言
随着电力负荷密度的增大，地下或者半地下式变电所逐渐出现并被大量使用。同相两根或者多更并联大截面单芯电缆开始使用作变压器和主开关柜之间的联络线，它可提高整体电缆回路的输送能力，减少变电所建筑规模，优化所内变电设备的布置，充分提高变电所的灵活性。但仍然存在一下问题：①由于电缆间邻近效应的影响，同相并联的电缆的导体交流电阻不能完全匹配；②每根电缆的电感受到同相另一根电缆和其他相电缆的影响，排列方式的不同将造成同相多根电缆的电感产生比较大的差值。同时多根电缆的交流电阻和电感不同，总的阻抗也将不相等。在电压相等的情况下，并联的多根电缆的电流分布主要取决于各自的阻抗。因此，同相多根电缆的排列方式的不当，将导致电缆间的电流不能平均分配，从而产生不平衡现象，这就大大降低了整体电缆回路的输送能力，成为变电所内电气设备的传输瓶颈。
1 问题描述
2008年夏天随着厂区用电负荷的增大，在2#主变压器未满负荷运行的情况下，从2#主变压器到主开关柜的同相并联使用的联络电缆出现了高温和电流不平衡的现象（数据见表1）。
表1：6.6KV并联联络线电缆载流量
区分 A相 B相 C相
A1 A2 B1 B2 C1 C2
电流（A） 565 715 668 614 751 530
不平衡系数 1.2655 1.0915 1.4151
温度（℃） 62 67 68 68 70 61
从表1中可知，三相电缆总体载流量IA、IB、IC基本相等，差值很小，但是同相并联的两根电缆的载流量IA1和IA2、 IB1和 IB2、IC1和IC2存在不平衡现象，不平衡系数分别为：
kA= A2/ A1=1.2655,kB= B2/ B1=1.0915,kC= C1/ C2=1.4151。
2 问题分析
6.6KV联络电缆采用水平敷设，屏蔽层单端接地，电缆截面积500 mm2，两根并联使用，如图一所示，并且在C2外侧有1#主变压器的联络电缆，距离5倍的电缆外径。

图一：6.6KV联络电缆布置图
在电压相同的情况下，并联使用的电缆的载流量与其阻抗Z=R+jX成正比,而阻抗Z主要受电阻R和电抗X影响。
2.1 电阻R的影响
单位长度的电缆线芯的交流电阻R=R`(1+ys+yp)【1】
式中，R`为工作温度下，导线单位长度线芯的直流电阻，单位Ω/m，ys为集肤效应系数， 。
在20℃时500 mm2铜芯电缆直流电阻为0.0366Ω/km，在90℃最大交流电阻R=R`(1+ys+yp)=0.0366*（1+0.0011+0.0017）=0.0367Ω/km；此外当电缆长度大于100m时，电缆两端的接触电阻约在30-50µΩ之间，远远小于电缆电阻，可以忽略不计。因此可以认为两根同材质同结构的电缆长度相同时其交流电阻基本相等，即同相并联运行的电缆的阻抗Z基本不受电阻R影响。
2.2电抗X的影响
在实际工程中，可将线芯内部磁通链产生的电感称之为内感Li，线芯外部所链磁通产生的电感称之为外感Le，则电缆单位长度的导体芯的总电感L=Li+Le。【1】
①经计算内感Li=µ0/8π=0.5*10-7H/m。为真空磁导率µ0=0.4πµH/m。
②外感Le计算，敷设于同一支线上的三相电缆的边相电缆外感Le=2ln(2S/DC)*10-7-2a2ln(2*10-7)H/m,其中a=（-1+j ）/2。
为了简化计算A1、A2两根电缆的外感，将B1、B2和C1、C2四根电缆等效为BC两根电缆。则
在2S=SA1B+SA1C时，A1电缆的外感LeA1=0.635µH/M;
在2S=SA2B+SA2C时，A2电缆的外感LeA1=0.491µH/M;
故LA1=Li A1+ LeA1=0.685µH/M, LA2=Li A2+ LEa2=0.541µH/M.XA1=ωLA1=215.09µH/M, XA2=ωLA2=169.87µH/M。由此可见电缆排列方式不同造成同一相并联使用的两根电缆的电抗不同，因而造成阻抗不同。
2.3阻抗Z计算
ZA1=RA1+jXA1=(36.7+215.09j) µΩ/km, ZA2=RA2+jXA2=(36.7+169.87j) µΩ/km,因此两者阻抗之比ZA1/ ZA2=1.256。由此可见同相两根并联电缆的阻抗值不相等造成了载流量的不平衡。此外由于C相外侧还有1#变压器的联络线，受其影响C相两根电缆的阻抗值之比更大。
3解决方案
空气中电缆结构场域根据有限元模型分为六部分：电缆导体区域、电缆绝缘层区域、电缆金属套区域、电缆外护套层区域、空气区域和边界。采用电磁场有限元分析工具ANSOFT软件进行模拟计算，同时假设三相电流平衡。给两根并联电缆施加一个总的电流，外界空气边界在ANSOFT中设为气球边界【2】。

图2：电缆排列布置图
针对变电所内可能出现的几种同相两根并联的电缆敷设形式，采用ANSOFT计算了电流在同相两根电缆中的分配和不平衡系数。假设并联电缆为500 mm2的6.6KV交联聚乙烯绝缘电力电缆，电缆敷设间距100mm，忽略相见电流不平衡，三相电流均为1000A。图2为两根电缆并联敷设的6种敷设方式，表2中给出了6种排列方式下的不同电缆的载流量分配，方案1-3为正常排列的3种方案，4-6为调整后的3种电缆排列布置方案。表中IA1、IA2、IB1、IB2、IC1、IC2分别代表A相、B相、C相中的两根电缆的载流量。
表2：不同敷设方式下的电缆载流量（A）
方案 IA1 IA2 IB1 IB2 IC1 IC2
1 514 486 556 444 573 427
2 466 534 505 495 554 446
3 487 513 544 456 533 467
4 500 500 500 500 500 500
5 500 500 500 500 500 500
6 500 500 498 502 502 498
同相两根电缆间电缆载流量分配比例可以用不平衡系数表征，不平衡系数是用两根并联电缆中载流量大的电流值除以载流量小的电流值，即
kA={max(IA1, IA2)}/ {min(IA1, IA2)}，
kB={max(IB1, IB2)}/ {min(IB1, IB2)}，
kC={max(IC1, IC2)}/ {min(IC1, IC2)}，
表3中给出了6种排列方案下同相两根并联电缆的不平衡系数。表3种kA、 kB、 kC分别代表A相、B相、C相两根并联电缆载流量的不平衡系数。
表3：不同敷设方式下的不平衡系数
方案 kA kB kC
1 1.058 1.251 1.344
2 1.146 1.019 1.241
3 1.053 1.192 1.144
4 1.000 1.000 1.000
5 1.000 1.000 1.000
6 1.002 1.008 1.008
通过对方案1-3和方案4-6比较，可以得出多回路电缆并联使用时，当同相的电缆在物理位置和相位上成对称分布时，同相两根电缆的交流电阻和电感将趋于相等，即两根电缆的阻抗趋于相等，因此其载流量分配更加均衡。
按照方案6调整后电缆排列的电流分配如表4。从表中可以看到电流分配比较平衡，不平衡系数均小于1.01，也证实了ANSOFT软件分析结果是正确的。并且由于每根电缆的载流量比较平衡，使原来载流量大的电缆的产生的热量有所将低，从而使电缆的总体的发热量也有所降低。电缆温度由原来近70℃降低到55℃。
表4：按照方案6排列的电缆载流量（A）
区分 A相 B相 C相
A1 A2 B1 B2 C1 C2
电流（A） 555 560 557 558 559 556
不平衡系数 1.009 1.002 1.005
温度（℃） 55 55 56 55 55 55
4结束语
同相两根并联的电缆的阻抗受诸多因素影响而不可能绝对相等，故在按输送容量选择电缆截面时应留有一定的裕量。电缆运行状况表明，按照上下两层水平排列、正“品”型和同层水平对称分布的电缆载流量分配比较平衡，不平衡系数均小于1.05，故在实际工程中建议按照方案4-6敷设。

同相大截面并联电缆敷设方式对电缆间电流分布的研究
Study on Current Distribution in same phase of Parallel Large Section Cables
Jiang Hong Song1 Shi Ning2
【摘要】介绍了某变电站内6.6kV单芯交联聚乙烯绝缘500mm2电缆同相两根并联的敷设和运行情况，通过ANSOFT软件模拟计算，分析出其载流量不平衡的主要原因是同相并联的电缆的外感值不相同。建议在同相多根并联的高压大截面电缆线路中采用上下两层水平布置、正“品”型和水平对称排列布置的敷设方式。
【关键词】并联电缆、阻抗、敷设方式、ANSOFT
【Abstract】The laying modes and running situation of two parallel 6.6KV XLPE single-core cables with the same phase at a substation . The reasons causing the current carrying capability imbalance of two same phases parallel cables are analyzed by the ANSOFT software. The laying mode that the symmetrical disposition for the two parallel 6.6KV large section cable lines with the same phase is adopted on the upper and lower layers is suggested, it can be used as a reference.
【Key Words】
0 引言
随着电力负荷密度的增大，地下或者半地下式变电所逐渐出现并被大量使用。同相两根或者多更并联大截面单芯电缆开始使用作变压器和主开关柜之间的联络线，它可提高整体电缆回路的输送能力，减少变电所建筑规模，优化所内变电设备的布置，充分提高变电所的灵活性。但仍然存在一下问题：①由于电缆间邻近效应的影响，同相并联的电缆的导体交流电阻不能完全匹配；②每根电缆的电感受到同相另一根电缆和其他相电缆的影响，排列方式的不同将造成同相多根电缆的电感产生比较大的差值。同时多根电缆的交流电阻和电感不同，总的阻抗也将不相等。在电压相等的情况下，并联的多根电缆的电流分布主要取决于各自的阻抗。因此，同相多根电缆的排列方式的不当，将导致电缆间的电流不能平均分配，从而产生不平衡现象，这就大大降低了整体电缆回路的输送能力，成为变电所内电气设备的传输瓶颈。
1 问题描述
2008年夏天随着厂区用电负荷的增大，在2#主变压器未满负荷运行的情况下，从2#主变压器到主开关柜的同相并联使用的联络电缆出现了高温和电流不平衡的现象（数据见表1）。
表1：6.6KV并联联络线电缆载流量
区分 A相 B相 C相
A1 A2 B1 B2 C1 C2
电流（A） 565 715 668 614 751 530
不平衡系数 1.2655 1.0915 1.4151
温度（℃） 62 67 68 68 70 61
从表1中可知，三相电缆总体载流量IA、IB、IC基本相等，差值很小，但是同相并联的两根电缆的载流量IA1和IA2、 IB1和 IB2、IC1和IC2存在不平衡现象，不平衡系数分别为：
kA= A2/ A1=1.2655,kB= B2/ B1=1.0915,kC= C1/ C2=1.4151。
2 问题分析
6.6KV联络电缆采用水平敷设，屏蔽层单端接地，电缆截面积500 mm2，两根并联使用，如图一所示，并且在C2外侧有1#主变压器的联络电缆，距离5倍的电缆外径。

图一：6.6KV联络电缆布置图
在电压相同的情况下，并联使用的电缆的载流量与其阻抗Z=R+jX成正比,而阻抗Z主要受电阻R和电抗X影响。
2.1 电阻R的影响
单位长度的电缆线芯的交流电阻R=R`(1+ys+yp)【1】
式中，R`为工作温度下，导线单位长度线芯的直流电阻，单位Ω/m，ys为集肤效应系数， 。
在20℃时500 mm2铜芯电缆直流电阻为0.0366Ω/km，在90℃最大交流电阻R=R`(1+ys+yp)=0.0366*（1+0.0011+0.0017）=0.0367Ω/km；此外当电缆长度大于100m时，电缆两端的接触电阻约在30-50µΩ之间，远远小于电缆电阻，可以忽略不计。因此可以认为两根同材质同结构的电缆长度相同时其交流电阻基本相等，即同相并联运行的电缆的阻抗Z基本不受电阻R影响。
2.2电抗X的影响
在实际工程中，可将线芯内部磁通链产生的电感称之为内感Li，线芯外部所链磁通产生的电感称之为外感Le，则电缆单位长度的导体芯的总电感L=Li+Le。【1】
①经计算内感Li=µ0/8π=0.5*10-7H/m。为真空磁导率µ0=0.4πµH/m。
②外感Le计算，敷设于同一支线上的三相电缆的边相电缆外感Le=2ln(2S/DC)*10-7-2a2ln(2*10-7)H/m,其中a=（-1+j ）/2。
为了简化计算A1、A2两根电缆的外感，将B1、B2和C1、C2四根电缆等效为BC两根电缆。则
在2S=SA1B+SA1C时，A1电缆的外感LeA1=0.635µH/M;
在2S=SA2B+SA2C时，A2电缆的外感LeA1=0.491µH/M;
故LA1=Li A1+ LeA1=0.685µH/M, LA2=Li A2+ LEa2=0.541µH/M.XA1=ωLA1=215.09µH/M, XA2=ωLA2=169.87µH/M。由此可见电缆排列方式不同造成同一相并联使用的两根电缆的电抗不同，因而造成阻抗不同。
2.3阻抗Z计算
ZA1=RA1+jXA1=(36.7+215.09j) µΩ/km, ZA2=RA2+jXA2=(36.7+169.87j) µΩ/km,因此两者阻抗之比ZA1/ ZA2=1.256。由此可见同相两根并联电缆的阻抗值不相等造成了载流量的不平衡。此外由于C相外侧还有1#变压器的联络线，受其影响C相两根电缆的阻抗值之比更大。
3解决方案
空气中电缆结构场域根据有限元模型分为六部分：电缆导体区域、电缆绝缘层区域、电缆金属套区域、电缆外护套层区域、空气区域和边界。采用电磁场有限元分析工具ANSOFT软件进行模拟计算，同时假设三相电流平衡。给两根并联电缆施加一个总的电流，外界空气边界在ANSOFT中设为气球边界【2】。

图2：电缆排列布置图
针对变电所内可能出现的几种同相两根并联的电缆敷设形式，采用ANSOFT计算了电流在同相两根电缆中的分配和不平衡系数。假设并联电缆为500 mm2的6.6KV交联聚乙烯绝缘电力电缆，电缆敷设间距100mm，忽略相见电流不平衡，三相电流均为1000A。图2为两根电缆并联敷设的6种敷设方式，表2中给出了6种排列方式下的不同电缆的载流量分配，方案1-3为正常排列的3种方案，4-6为调整后的3种电缆排列布置方案。表中IA1、IA2、IB1、IB2、IC1、IC2分别代表A相、B相、C相中的两根电缆的载流量。
表2：不同敷设方式下的电缆载流量（A）
方案 IA1 IA2 IB1 IB2 IC1 IC2
1 514 486 556 444 573 427
2 466 534 505 495 554 446
3 487 513 544 456 533 467
4 500 500 500 500 500 500
5 500 500 500 500 500 500
6 500 500 498 502 502 498
同相两根电缆间电缆载流量分配比例可以用不平衡系数表征，不平衡系数是用两根并联电缆中载流量大的电流值除以载流量小的电流值，即
kA={max(IA1, IA2)}/ {min(IA1, IA2)}，
kB={max(IB1, IB2)}/ {min(IB1, IB2)}，
kC={max(IC1, IC2)}/ {min(IC1, IC2)}，
表3中给出了6种排列方案下同相两根并联电缆的不平衡系数。表3种kA、 kB、 kC分别代表A相、B相、C相两根并联电缆载流量的不平衡系数。
表3：不同敷设方式下的不平衡系数
方案 kA kB kC
1 1.058 1.251 1.344
2 1.146 1.019 1.241
3 1.053 1.192 1.144
4 1.000 1.000 1.000
5 1.000 1.000 1.000
6 1.002 1.008 1.008
通过对方案1-3和方案4-6比较，可以得出多回路电缆并联使用时，当同相的电缆在物理位置和相位上成对称分布时，同相两根电缆的交流电阻和电感将趋于相等，即两根电缆的阻抗趋于相等，因此其载流量分配更加均衡。
按照方案6调整后电缆排列的电流分配如表4。从表中可以看到电流分配比较平衡，不平衡系数均小于1.01，也证实了ANSOFT软件分析结果是正确的。并且由于每根电缆的载流量比较平衡，使原来载流量大的电缆的产生的热量有所将低，从而使电缆的总体的发热量也有所降低。电缆温度由原来近70℃降低到55℃。
表4：按照方案6排列的电缆载流量（A）
区分 A相 B相 C相
A1 A2 B1 B2 C1 C2
电流（A） 555 560 557 558 559 556
不平衡系数 1.009 1.002 1.005
温度（℃） 55 55 56 55 55 55
4结束语
同相两根并联的电缆的阻抗受诸多因素影响而不可能绝对相等，故在按输送容量选择电缆截面时应留有一定的裕量。电缆运行状况表明，按照上下两层水平排列、正“品”型和同层水平对称分布的电缆载流量分配比较平衡，不平衡系数均小于1.05，故在实际工程中建议按照方案4-6敷设。

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