高壓單芯電纜護(hù)層過電壓保護(hù)原理及方式

高壓電纜附件技術(shù)交流〔二〕護(hù)層接地、交接實驗、運轉(zhuǎn)維護(hù)主要內(nèi)容高壓單芯電纜護(hù)層過電壓維護(hù)高壓電纜交接及預(yù)防性實驗高壓電纜附件運轉(zhuǎn)維護(hù)高壓單芯電纜護(hù)層過電壓維護(hù)原理及方式110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層維護(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)由于在正常運轉(zhuǎn)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根本上沒有磁鏈，這樣，在鋁包或金屬屏蔽層兩端就根本上沒有感應(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110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層維護(hù)原理單芯電纜------按照經(jīng)濟(jì)合理的原那么采用不同的接地方式(110kV及以上)由于單芯電纜的線芯與金屬護(hù)層的關(guān)系，可看作一個單匝變壓器。當(dāng)單芯電纜線芯經(jīng)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)電壓疊加起來可到達(dá)危及人身平安的程度110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層維護(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陳列方式、間隔以及屏蔽層的平均直徑有關(guān)110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層維護(hù)原理與單芯電纜護(hù)層感應(yīng)電壓有關(guān)的要素為：電纜線路的長度線芯電流〔負(fù)荷〕電纜的陳列方式電纜的中心間隔外屏蔽的平均直徑110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層維護(hù)原理單芯電纜護(hù)層感應(yīng)電壓的計算：設(shè)A、B相電纜間距為S1,B、C相間距為S2,A、C相間距為S3,那么三相電纜回路中電纜護(hù)套上的感應(yīng)電動勢為:110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層維護(hù)原理單芯電纜護(hù)層感應(yīng)電壓的計算：也可以經(jīng)過查護(hù)層感應(yīng)電壓曲線得到相應(yīng)的護(hù)層電壓值110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層維護(hù)原理單芯電纜線路的金屬護(hù)層上任一點的感應(yīng)電壓不得大于100V(未采取不能恣意接觸金屬護(hù)層的平安措施時，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)層必需接地！110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層維護(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。(僅在個別情況運用，護(hù)層<10V或者電纜很短，功率很小的情況下)此時，假設(shè)兩端都直接接地——需單端接地！110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層維護(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。過電壓能夠會導(dǎo)致出現(xiàn)多點接地，構(gòu)成環(huán)流。金屬護(hù)套一端接地情況：需特殊接地方式+維護(hù)器110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層接地及維護(hù)方式一端直接接地，另一端經(jīng)過維護(hù)器接地----可采用方式中點直接接地，兩端屏蔽經(jīng)過護(hù)層維護(hù)接地---常用方式護(hù)層交叉互聯(lián)----常用方式電纜換位，金屬護(hù)套交叉互聯(lián)---效果最好的接地方式按照經(jīng)濟(jì)合理的原那么采用不同的接地方式(110kV及以上)110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層接地及維護(hù)方式1.一端直接接地，另一端經(jīng)過維護(hù)器接地電纜長度普通小于500m合理選擇接地維護(hù)箱和維護(hù)元件加回流線時，回流線需換位、兩端需接地110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層接地及維護(hù)方式2.中點直接接地，兩端經(jīng)過護(hù)層維護(hù)接地可看作一端接地線路長度的兩倍護(hù)套中間接地，兩端各加一組維護(hù)器留意檢查金屬護(hù)套至少有一點直接接地110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層接地及維護(hù)方式3.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)箱及維護(hù)器進(jìn)展換位銜接。接地維護(hù)交叉互聯(lián)110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層接地及維護(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能夠產(chǎn)生環(huán)形電流感應(yīng)電壓最高值小于50V110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層接地及維護(hù)方式護(hù)層交叉互聯(lián)的作用：經(jīng)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)層維護(hù)器——有效限制雷電及操作過電壓交叉互聯(lián)箱110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)4.電纜換位，護(hù)層交叉互聯(lián)護(hù)套交叉互聯(lián)，再將三相電纜延續(xù)換位不對稱程度陳列電纜的護(hù)套感應(yīng)電壓向量和也為零，且無環(huán)流比單獨交叉互聯(lián)的效果更好只適宜于電纜比較容易換位的場所，如隧道等護(hù)層接地及維護(hù)方式110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層維護(hù)器護(hù)層維護(hù)器普通安裝在電纜線路交叉互聯(lián)箱體內(nèi)和接地維護(hù)箱內(nèi)護(hù)層維護(hù)器選擇及運用110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層維護(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——在電纜線路正常任務(wù)形狀時，高壓電纜護(hù)層維護(hù)器呈現(xiàn)高電阻形狀，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)接地缺點、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)層維護(hù)器呈現(xiàn)出低電阻導(dǎo)通形狀，使得缺點電流經(jīng)維護(hù)器迅速瀉入大地護(hù)層維護(hù)器選擇及運用110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層維護(hù)器的選擇：護(hù)層維護(hù)器選擇及運用能夠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))能夠最大工頻過電壓在5s作用下,應(yīng)能耐受,不擊穿或損壞能夠最大沖擊電流累積作用20次后,維護(hù)器不得損壞110kV電纜為37.5kV110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層維護(hù)器的性能：護(hù)層維護(hù)器選擇及運用常用殘工比K來表示護(hù)層維護(hù)器的維護(hù)性能維護(hù)器的殘工比K愈小,那么維護(hù)性能愈好110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)護(hù)層維護(hù)器的定期檢驗和維護(hù)：護(hù)層維護(hù)器選擇及運用定期丈量電纜護(hù)層維護(hù)器在1mA時的直流參考電壓和0.75倍參考電壓時的走漏電流，特別是在系統(tǒng)缺點之后測試可經(jīng)過電纜護(hù)層過電壓維護(hù)器特性參數(shù)測試儀進(jìn)展測試110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)高壓單芯電力電纜終端的接地電阻接地電阻的選擇電纜終端維護(hù)接地電阻值R的估算公式：R≤2000/I，思索多方面要素，當(dāng)電纜終端接地安裝遭到技術(shù)經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)場客觀條件限制，其接地電阻值不能滿足R≤2000/I要求時，可以適當(dāng)放寬至R<0.5ΩI為計算用的接地缺點電流，A。110kV單芯電纜護(hù)層維護(hù)高壓單芯電力電纜中間接頭的接地電阻接地電阻的選擇電力電纜線路中間接頭位置的接地體接地電阻R應(yīng)滿足R<24/I，工程設(shè)計中，思索到跨步電壓和接觸電壓，常選取R≤1Ω比較經(jīng)濟(jì)合理。I為計算用的接地缺點電流，kA。高壓電纜交接及預(yù)防性實驗規(guī)范和方法高壓電纜附件的交接和預(yù)防性實驗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實驗方法和要求>目前的交接實驗規(guī)范和方法主絕緣實驗采用空載實驗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——破壞性實驗，不引薦高壓電纜附件的交接和預(yù)防性實驗?zāi)壳皩嶒灤嬖诘膯栴}直流耐壓實驗是破壞性實驗空載24h的實驗效果值得疑心預(yù)防性實驗對外護(hù)套和主絕緣電阻的定期丈量只能發(fā)現(xiàn)護(hù)套缺陷高壓電纜附件的交接和預(yù)防性實驗新實驗方法簡介0.1Hz超低頻耐壓實驗——功率較小，最高只到114kV0.1Hz超低頻電壓下的介損實驗——可有效預(yù)測絕緣老化變頻諧振實驗〔30~300Hz)——輸出電壓很高，目前高壓電纜及附件最好的實驗方法，適于110kV及以上電壓等級運用，這種實驗方法已列入新規(guī)范IEC62067和＝GB50150-2006<電氣安裝安裝工程電氣設(shè)備交接實驗規(guī)范>——110kV采用1.7U00.1Hz超低頻耐壓實驗原理和優(yōu)點原理：由于電纜為容性負(fù)載，需求很大的實驗容量S=2πf·C·US·2kVA

式中：C—被試電纜電容量μf/km

US—實驗電壓kV

f—工頻頻率，我國為50Hz優(yōu)點：0.1Hz超低頻正弦波耐壓實驗設(shè)備耗費功率小，是50Hz耐壓實驗設(shè)備的1/500。0.1Hz超低頻正弦波耐壓實驗設(shè)備的輸出電壓較高，目前已有250kV交流輸出實驗設(shè)備，可用于更高等級電壓系統(tǒng)。由于輸入功率小，設(shè)備的尺寸和分量也小，均為兩件或三件式便攜設(shè)計。0.1Hz超低頻正弦波耐壓實驗設(shè)備可實驗較長的電纜〔電容較大〕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)，普通為幾十到一百以上。先經(jīng)過調(diào)理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)理變頻電源輸出電壓使試品電壓到達(dá)實驗值。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)生較高的實驗電壓。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：變頻串聯(lián)諧振技術(shù)的優(yōu)點1、變頻串聯(lián)諧振是諧振式電流濾波電路，能改善電源波形畸變，獲得較好的正弦電壓波形，有效防止諧波峰值對被試品的誤擊穿。2、變頻串聯(lián)諧振任務(wù)在諧振形狀，當(dāng)被試品的絕緣點被擊穿時，電流立刻脫諧，回路電流迅速下降為正常實驗電流的數(shù)非常之一。發(fā)生閃絡(luò)擊穿時，因失去諧振條件，除短路電流立刻下降外，高電壓也立刻消逝，電弧即可熄滅。3