高壓單芯電纜護層過電壓保護原理、接地及保護方式

一、貴州電線電纜廠護層保護原理

1、三芯電纜

通常都采用兩端金屬護層直接接地方式 (35kV以下)。因為在正常運行中，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電壓，所以兩端接地后不會有感應電流流過鋁包或金屬屏蔽層 。

2、單芯電纜

按照經(jīng)濟合理的原則采用不同的接地方式(110kV及以上，部分35kV也采用單芯電纜)。因為單芯電纜的線芯與金屬護層的關系，可看作一個單匝變壓器。當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)感應電壓。感應電壓的大小與電纜線路的長度和流過導體的電流成正比，電纜很長時，護套上的感應電壓疊加起來可達到危及人身安全的程度 

感應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

電纜等邊三角形排列

以對稱敷設(正三角形敷設) 時, 電纜金屬護套的感應電動勢最小且相等

電纜水平等距離排列

平行敷設時, 兩邊電纜護套上產(chǎn)生的感應電動勢最大，中間相最小。

與單芯電纜護層感應電壓有關的因素為：

a、電纜線路的長度

b、線芯電流（負荷）

c、電纜的排列方式

d、電纜的中心距離

e、外屏蔽的平均直徑

單芯電纜護層感應電壓的計算：

也可以通過查護層感應電壓曲線得到相應的護層電壓值

根據(jù)GB50217-2007《電力工程電纜設計規(guī)程》的要求：

單芯電纜線路的金屬護層上任一點的感應電壓不得大于300V

(未采取不能任意接觸金屬護層的安全措施時，不得大于50 V）

金屬護層必須接地，如果兩端都直接接地 ——

金屬護層將會出現(xiàn)很大的環(huán)流，其值可達線芯電流的50%--95%，使金屬護層發(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，因此單芯電纜不應兩端接地。(僅在個別情況使用，護層<10V或者電纜很短，功率很小的情況下)。

屬護套一端接地 ——

當雷擊或操作過電壓波沿線芯流動時，金屬護層不接地端會出現(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，護層不接地端也會出現(xiàn)較高的工頻感應電壓。過電壓可能會導致出現(xiàn)多點接地，形成環(huán)流 。需特殊接地方式+保護器。

二、護層接地及保護方式

1、接地方式

按照經(jīng)濟合理的原則采用不同的接地方式(110kV及以上)：

一端直接接地，另一端通過保護器接地----可采用方式

中點直接接地，兩端屏蔽通過護層保護接地---常用方式

中點通過護層保護接地，兩端直接接地---可采用方式

護層交叉互聯(lián)----常用方式

2、一端直接接地，另一端通過保護器接地

電纜長度一般小于500m；

合理選擇接地保護箱和保護元件；

加回流線時，回流線需換位、兩端需接地。

回流線的作用

高壓單芯電纜線路的金屬護套只在一處互聯(lián)接地時，貴州電線電纜廠在沿線路一段距離內(nèi)平行敷設一根阻抗較低的絕緣導線并兩端接地，該接地的絕緣導線稱為回流線。

回流線又稱屏蔽導體，回流線的磁屏蔽作用可使鄰近通信信號電纜的導體上由于電力電纜短路引起的感應電壓明顯下降，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。 

回流線截面選擇及安裝

回流線選用150－400mm2銅芯塑料絕緣線?；亓骶€應敷設在邊相和中相之間，并在線路中點換位。

3、中點直接接地，兩端通過護層保護接地

可看作一端接地線路長度的兩倍； 護套中間接地，兩端各加一組保護器。

注意檢查金屬護套至少有一點直接接地。

4、中點通過護層保護接地，兩端直接接地

電纜線路為兩盤電纜；

護套斷開，中間裝設絕緣頭；

絕緣頭兩側各加一組保護器；

電纜線路兩端分別接地。

5、護層交叉互聯(lián)

交叉互聯(lián)是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，接頭處護層三相之間用同軸電纜引線經(jīng)交叉互聯(lián)箱及保護器進行換位連接。

通過兩個交叉互聯(lián)箱,兩次互換,實現(xiàn)感應電壓疊加后向量為零,起到限制感應電壓的作用。

護層交叉互聯(lián)的目的：

使各大段電纜上的感應電壓幅值相等，相位相差120度；

總感應電壓的向量和為零；

不可能產(chǎn)生環(huán)形電流；

感應電壓最高值小于50V。

護層交叉互聯(lián)的作用：

通過交叉互聯(lián)箱換位 —— 限制護層感應電壓小于50V；

兩端直接接地 —— 環(huán)流很??；

不受電纜線路長度限制 —— 可裝多個絕緣接頭滿足要求；

裝設護層保護器 —— 有效限制雷電及操作過電壓。

三、護層保護器選擇及應用

護層保護器一般安裝在電纜線路交叉互聯(lián)箱體內(nèi)和接地保護箱內(nèi)

1、護層保護器的作用

1）限制電纜線路金屬護層中的工頻感應電壓

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

2）迅速減小電纜線路金屬護層中的工頻和沖擊過電壓 

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

2、護層保護器的選擇

1）可能最大沖擊電流作用下的殘壓, 不得大于電纜護層沖擊耐壓電壓被1. 4 所除數(shù)值(計入絕緣配合系數(shù)) 。

2）可能最大工頻過電壓在5s 作用下, 應能耐受, 不擊穿或損壞。

3）可能最大沖擊電流累積作用20 次后, 保護器不得損壞。

3、護層保護器的性能

常用殘工比K 來表示護層保護器的保護性能：

保護器的殘工比K 愈小, 則保護性能愈好。

4、護層保護器的定期檢驗和維護

定期測量電纜護層保護器在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。

貴州電線電纜廠可通過電纜護層過電壓保護器特性參數(shù)測試儀進行測試。