高壓單芯電纜護(hù)層過電壓保護(hù)原理及方式

關(guān)于高壓單芯電纜護(hù)層過電壓保護(hù)原理及方式第1頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)

護(hù)層保護(hù)原理三芯電纜------

通常都采用兩端金屬護(hù)層直接接地方式(35kV以下)

因?yàn)樵谡＿\(yùn)行中，流過三個線芯的電流向量總和為零，在鋁包或金屬屏蔽層外基本上沒有磁鏈，這樣，在鋁包或金屬屏蔽層兩端就基本上沒有感應(yīng)電壓，所以兩端接地后不會有感應(yīng)電流流過鋁包或金屬屏蔽層第2頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)

護(hù)層保護(hù)原理單芯電纜------

按照經(jīng)濟(jì)合理的原則采用不同的接地方式(110kV及以上)

因?yàn)閱涡倦娎|的線芯與金屬護(hù)層的關(guān)系，可看作一個單匝變壓器。當(dāng)單芯電纜線芯通過電流時，就會有磁力線交鏈鋁包或金屬屏蔽層，使它的兩端出現(xiàn)感應(yīng)電壓。感應(yīng)電壓的大小與電纜線路的長度和流過導(dǎo)體的電流成正比，電纜很長時，護(hù)套上的感應(yīng)電壓疊加起來可達(dá)到危及人身安全的程度第3頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)

護(hù)層保護(hù)原理等邊三角形敷設(shè)平行敷設(shè)以對稱敷設(shè)(正三角形敷設(shè))時,電纜金屬護(hù)套的感應(yīng)電動勢最小且相等平行敷設(shè)時,兩邊電纜護(hù)套上產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢最大，中間相最小感應(yīng)電壓的大小還與電纜排列方式、距離以及屏蔽層的平均直徑有關(guān)第4頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

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護(hù)層保護(hù)原理與單芯電纜護(hù)層感應(yīng)電壓有關(guān)的因素為：電纜線路的長度線芯電流（負(fù)荷）電纜的排列方式電纜的中心距離外屏蔽的平均直徑第5頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)

護(hù)層保護(hù)原理單芯電纜護(hù)層感應(yīng)電壓的計算：

也可以通過查護(hù)層感應(yīng)電壓曲線得到相應(yīng)的護(hù)層電壓值第6頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)

護(hù)層保護(hù)原理單芯電纜線路的金屬護(hù)層上任一點(diǎn)的感應(yīng)電壓不得大于100V(未采取不能任意接觸金屬護(hù)層的安全措施時，不得大于50V）根據(jù)GB50217-1994《電力工程電纜設(shè)計規(guī)程》的要求：金屬護(hù)層必須接地！第7頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

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護(hù)層保護(hù)原理

金屬護(hù)層將會出現(xiàn)很大的環(huán)流，其值可達(dá)線芯電流的50%--95%，使金屬護(hù)層發(fā)熱，這不僅浪費(fèi)了大量電能，而且降低了電纜的載流量，并加速了電纜絕緣老化，因此單芯電纜不應(yīng)兩端接地。(僅在個別情況使用，護(hù)層<10V或者電纜很短，功率很小的情況下)此時，如果兩端都直接接地——需單端接地！第8頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

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護(hù)層保護(hù)原理當(dāng)雷擊或操作過電壓波沿線芯流動時，金屬護(hù)層不接地端會出現(xiàn)很高的沖擊電壓；在系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流流經(jīng)線芯時，護(hù)層不接地端也會出現(xiàn)較高的工頻感應(yīng)電壓。過電壓可能會導(dǎo)致出現(xiàn)多點(diǎn)接地，形成環(huán)流。金屬護(hù)套一端接地情況：需特殊接地方式+保護(hù)器第9頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

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護(hù)層接地及保護(hù)方式一端直接接地，另一端通過保護(hù)器接地----可采用方式中點(diǎn)直接接地，兩端屏蔽通過護(hù)層保護(hù)接地---常用方式中點(diǎn)通過護(hù)層保護(hù)接地，兩端直接接地---可采用方式護(hù)層交叉互聯(lián)----常用方式按照經(jīng)濟(jì)合理的原則采用不同的接地方式(110kV及以上)第10頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

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護(hù)層接地及保護(hù)方式1.一端直接接地，另一端通過保護(hù)器接地

電纜長度一般小于500m

合理選擇接地保護(hù)箱和保護(hù)元件加回流線時，回流線需換位、兩端需接地第11頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六回流線的作用高壓單芯電纜線路的金屬護(hù)套只在一處互聯(lián)接地時，在沿線路一段距離內(nèi)平行敷設(shè)一根阻抗較低的絕緣導(dǎo)線并兩端接地，該接地的絕緣導(dǎo)線稱為回流線?；亓骶€又稱屏蔽導(dǎo)體，回流線的磁屏蔽作用可使鄰近通信信號電纜的導(dǎo)體上由于電力電纜短路引起的感應(yīng)電壓明顯下降，據(jù)計算其值為不安裝回流線時的27%?；亓骶€的分流作用是當(dāng)電纜線路發(fā)生短路接地故障時一部分短路電流將通過回流線流回系統(tǒng)的中性點(diǎn)。

第12頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六回流線截面選擇及安裝回流線選用240－400MM2銅芯塑料絕緣線。回流線應(yīng)敷設(shè)在邊相和中相之間，并在線路中點(diǎn)換位，如下圖所示。

S1＝1.7S，S2＝0.3S，S3＝0.7S第13頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

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護(hù)層接地及保護(hù)方式2.中點(diǎn)直接接地，兩端通過護(hù)層保護(hù)接地

可看作一端接地線路長度的兩倍護(hù)套中間接地，兩端各加一組保護(hù)器注意檢查金屬護(hù)套至少有一點(diǎn)直接接地第14頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六3.中點(diǎn)通過護(hù)層保護(hù)接地，兩端直接接地

電纜線路為兩盤電纜護(hù)套斷開，中間裝設(shè)絕緣頭絕緣頭兩側(cè)各加一組保護(hù)器電纜線路兩端分別接地

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護(hù)層接地及保護(hù)方式第15頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

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護(hù)層接地及保護(hù)方式4.護(hù)層交叉互聯(lián)交叉互聯(lián)：將每大段電纜分為長度相等的三小段，每段之間裝絕緣接頭，接頭處護(hù)層三相之間用同軸電纜引線經(jīng)交叉互聯(lián)箱及保護(hù)器進(jìn)行換位連接。接地保護(hù)交叉互聯(lián)第16頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六ABCABCABCB相與A相通過交叉互聯(lián)箱相連A相與C相通過交叉互聯(lián)箱相連BAC換到換到第17頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

交叉互聯(lián)的連接ACBBACCBA通過兩個交叉互聯(lián)箱,兩次互換,實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電壓疊加后向量為零,起到限制感應(yīng)電壓的作用第18頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六ACCB

交叉互聯(lián)的連接A相與C相通過交叉互聯(lián)箱1相連C相與B相通過交叉互聯(lián)箱2相連ACB第19頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六第20頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

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護(hù)層接地及保護(hù)方式

護(hù)層交叉互聯(lián)的目的：

使各大段電纜上的感應(yīng)電壓幅值相等，相位相差120度總感應(yīng)電壓的向量和為零不可能產(chǎn)生環(huán)形電流感應(yīng)電壓最高值小于50V第21頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

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護(hù)層接地及保護(hù)方式

護(hù)層交叉互聯(lián)的作用：通過交叉互聯(lián)箱換位

——限制護(hù)層感應(yīng)電壓小于50V兩端直接接地

——環(huán)流很小不受電纜線路長度限制

——可裝多個絕緣接頭滿足要求裝設(shè)護(hù)層保護(hù)器

——有效限制雷電及操作過電壓交叉互聯(lián)箱第22頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)護(hù)層保護(hù)器護(hù)層保護(hù)器一般安裝在電纜線路交叉互聯(lián)箱體內(nèi)和接地保護(hù)箱內(nèi)

護(hù)層保護(hù)器選擇及應(yīng)用第23頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)護(hù)層保護(hù)器的作用：限制電纜線路金屬護(hù)層中的工頻感應(yīng)電壓

——在電纜線路正常工作狀態(tài)時，高壓電纜護(hù)層保護(hù)器呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，截斷電纜金屬護(hù)層中的工頻感應(yīng)電流回路

2）迅速減小電纜線路金屬護(hù)層中的工頻和沖擊過電壓

——當(dāng)電纜線路出現(xiàn)接地故障、雷電過電壓或內(nèi)部過電壓導(dǎo)致金屬護(hù)層中出現(xiàn)很高過電壓時，護(hù)層保護(hù)器呈現(xiàn)出低電阻導(dǎo)通狀態(tài)，使得故障電流經(jīng)保護(hù)器迅速瀉入大地

護(hù)層保護(hù)器選擇及應(yīng)用第24頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)護(hù)層保護(hù)器的選擇：

護(hù)層保護(hù)器選擇及應(yīng)用可能最大沖擊電流作用下的殘壓,不得大于電纜護(hù)層沖擊耐壓電壓被1.4所除數(shù)值(計入絕緣配合系數(shù))可能最大工頻過電壓在5s作用下,應(yīng)能耐受,不擊穿或損壞可能最大沖擊電流累積作用20次后,保護(hù)器不得損壞110kV電纜為37.5kV第25頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)護(hù)層保護(hù)器的性能：

護(hù)層保護(hù)器選擇及應(yīng)用

常用殘工比K來表示護(hù)層保護(hù)器的保護(hù)性能保護(hù)器的殘工比K愈小,則保護(hù)性能愈好第26頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)護(hù)層保護(hù)器的定期檢驗(yàn)和維護(hù)：

護(hù)層保護(hù)器選擇及應(yīng)用

定期測量電纜護(hù)層保護(hù)器在1mA時的直流參考電壓和0.75倍參考電壓時的泄漏電流，特別是在系統(tǒng)故障之后測試可通過電纜護(hù)層過電壓保護(hù)器特性參數(shù)測試儀進(jìn)行測試第27頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

高壓電纜交接及預(yù)防性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和方法第28頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

高壓電纜附件的交接和預(yù)防性試驗(yàn)GB11017-2002《額定電壓30kV(Um=36kV)以上至150kV（Um=170kV）擠出絕緣電力電纜及其附件試驗(yàn)方法和要求》

目前的交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和方法主絕緣試驗(yàn)采用空載試驗(yàn)24h（系統(tǒng)電壓）或相對相交流電壓110kV,5min非金屬護(hù)套層做直流耐壓，10kV,1min作為替代(1)的選擇，施加3U0直流電壓15min——破壞性試驗(yàn)，不推薦第29頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

高壓電纜附件的交接和預(yù)防性試驗(yàn)

目前試驗(yàn)存在的問題直流耐壓試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)空載24h的試驗(yàn)效果值得懷疑預(yù)防性試驗(yàn)對外護(hù)套和主絕緣電阻的定期測量只能發(fā)現(xiàn)護(hù)套缺陷第30頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六

高壓電纜附件的交接和預(yù)防性試驗(yàn)

新試驗(yàn)方法簡介0.1Hz超低頻耐壓試驗(yàn)——功率較小，最高只到114kV0.1Hz超低頻電壓下的介損試驗(yàn)——可有效預(yù)測絕緣老化變頻諧振試驗(yàn)（30~300Hz)——輸出電壓很高，目前高壓電纜及附件最好的試驗(yàn)方法，適于110kV及以上電壓等級使用，這種試驗(yàn)方法已列入新標(biāo)準(zhǔn)IEC62067和GB50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》

——110kV采用1.7U0第31頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六0.1Hz超低頻耐壓試驗(yàn)原理和優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

0.1Hz超低頻正弦波耐壓試驗(yàn)設(shè)備消耗功率小，是50Hz耐壓試驗(yàn)設(shè)備的1/500。

0.1Hz超低頻正弦波耐壓試驗(yàn)設(shè)備的輸出電壓較高，目前已有250kV交流輸出試驗(yàn)設(shè)備，可用于更高等級電壓系統(tǒng)。由于輸入功率小，設(shè)備的尺寸和重量也小，均為兩件或三件式便攜設(shè)計。

0.1Hz超低頻正弦波耐壓試驗(yàn)設(shè)備可試驗(yàn)較長的電纜（電容較大）原理：

由于電纜為容性負(fù)載，需要很大的試驗(yàn)容量kVA

式中：C—被試電纜電容量μf/km

US—試驗(yàn)電壓kV

f—工頻頻率，我國為50Hz第32頁，共35頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)59分，星期六變頻串聯(lián)諧振技術(shù)的原理當(dāng)回路頻率f＝1/2π√LC時，回路產(chǎn)生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q倍。Q為電壓諧振倍數(shù)，一般為幾十到一百以上。先通過調(diào)節(jié)變頻電源的輸出頻率使回路發(fā)生串聯(lián)諧振，再在回路諧振的條件下調(diào)節(jié)變頻電源輸出電壓使試品電壓達(dá)到試驗(yàn)值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產(chǎn)生較高的試驗(yàn)電壓。系統(tǒng)組成：由變頻電源，勵磁變壓器，諧振電抗器，分壓器及試品組成。系統(tǒng)原理圖：第33頁，共35頁，2022年，5月20日，