高壓單芯電纜護(hù)層過電壓保護(hù)原理、接地及保護(hù)方式

一、貴州電線電纜廠護(hù)層保護(hù)原理

1、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)。因為在正常運(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 。

2、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，部分35kV也采用單芯電纜)。因為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 

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)

電纜等邊三角形排列

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

電纜水平等距離排列

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。

與單芯電纜護(hù)層感應(yīng)電壓有關(guān)的因素為：

a、電纜線路的長度

b、線芯電流（負(fù)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(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

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

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300V

(未采取不能任意接觸金屬護(hù)層的安全措施時，不得大于50 V）

金屬護(hù)層必須接地，如果兩端都直接接地 ——

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)。

屬護(hù)套一端接地 ——

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)多點接地，形成環(huán)流 。需特殊接地方式+保護(hù)器。

二、護(hù)層接地及保護(hù)方式

1、接地方式

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

一端直接接地，另一端通過保護(hù)器接地----可采用方式

中點直接接地，兩端屏蔽通過護(hù)層保護(hù)接地---常用方式

中點通過護(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

2、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。

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，貴州電線電纜廠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。

回流線又稱屏蔽導(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。 

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(yīng)敷設(shè)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(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)套至少有一點直接接地。

4、中點通過護(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。

5、護(hù)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(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。

通過兩個交叉互聯(lián)箱,兩次互換,實現(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。

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。

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。

三、護(hù)層保護(hù)器選擇及應(yīng)用

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)

1、護(hù)層保護(hù)器的作用

1）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

2、護(hù)層保護(hù)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(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)) 。

2）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。

3）可能最大沖擊電流累積作用20 次后, 保護(hù)器不得損壞。

3、護(hù)層保護(hù)器的性能

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。

4、護(hù)層保護(hù)器的定期檢驗和維護(hù)

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。

貴州電線電纜廠可通過電纜護(hù)層過電壓保護(hù)器特性參數(shù)測試儀進(jìn)行測試。