高压单芯电缆护层过电压保护原理及方式研究
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高压单芯电缆护层过电压保护
原理及方式
Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
三芯电缆-----通常都采用两端金 属护层直接接地方式 (35kV以下)
• 因为在正常运行中，流过三个线芯的电流向量总和为 零，在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链，这样， 在铝包或金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压，所 以两端接地后不会有感应电流流过铝包或金属屏蔽层
• 护套中间接地，两端各加一组保护器
• 注意检查金属护套至少有一点直接接地 Innovation
110Baidu NhomakorabeaV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
3.中点通过护层保护接地，两端直接接地
• 电缆线路为两盘电缆 •护套断开，中间装设绝缘头 •绝缘头两侧各加一组保护器
• 电缆线路两端分别接地
Innovation
此时，如果两端都直接接地 ——
• 金属护层将会出现很大的环流，其值可达线芯电流的 50%--95%，使金属护层发热，这不仅浪费了大量电能， 而且降低了电缆的载流量，并加速了电缆绝缘老化，因 此单芯电缆不应两端接地。(仅在个别情况使用，护层 <10V或者电缆很短，功率很小的情况下)
需单端接地！
Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
1.一端直接接地，另一端通过保护器接地
• 电缆长度一般小于500m
• 合理选择接地保护箱和保护元件
• 加回流线时，回流线需换位、两端需接地 Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
2.中点直接接地，两端通过护层保护接地
• 可看作一端接地线路长度的两倍
总感应电压的向量和为零 不可能产生环形电流 感应电压最高值小于50V
Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
护层交叉互联的作用：
交叉 互联 箱
通过交叉互联箱换位 —— 限制护层感应电压小于50V 两端直接接地 —— 环流很小 不受电缆线路长度限制 —— 可装多个绝缘接头满足要求 装设护层保护器 —— 有效限制雷电及操作过电压
护层保护原理
与单芯电缆护层感应电压有关的因素为：
1) 电缆线路的长度
2) 线芯电流（负荷）
3) 电缆的排列方式 4) 电缆的中心距离 5) 外屏蔽的平均直径 Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
单芯电缆护层感应电压的计算：
也可以通过查护层感应电压曲线得 到相应的护层电压值
Innovation
B 相与A相通过
A相与C相通过 交叉互联箱相连
交叉互联箱相连
Innovation
交叉互联的连接
C 相与B相通过
交叉互联箱2相连
C
A
C
A 相与C相通过
交叉互联箱1相连
B
A
C
B Innovation
Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
护层交叉互联的目的：
使各大段电缆上的感应电压幅值相 等，相位相差120度
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
感应电压的大小还与电缆排列方式、 距离以及屏蔽层的平均直径有关 以对称敷设(正三角形敷设) 时, 电 缆金属护套的感应电动势最小且 相等
等边三角形敷设
平行敷设时, 两边电缆护套上产 生的感应电动势最大，中间相最 小
平行敷设
Innovation
110kV单芯电缆护层保护
110kV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
按照经济合理的原则采用不同的接地方式 (110kV及以上)
一端直接接地，另一端通过保护器接地----可采用方式 中点直接接地，两端屏蔽通过护层保护接地---常用方式
中点通过护层保护接地，两端直接接地---可采用方式
护层交叉互联----常用方式 Innovation
Innovation
高压电缆交接及预防性试验
标准和方法
Innovation
高压电缆附件的交接和预防性试验
目前的交接试验标准和方法
GB11017-2002《额定电压30kV(Um=36kV)以上 至150kV（Um=170kV）挤出绝缘电力电缆及其 附件试验方法和要求》
1) 主绝缘试验采用空载试验24h（系统电压）或相对相交 流电压110kV, 5min 2) 非金属护套层做直流耐压，10kV, 1min 3) 作为替代(1)的选择，施加3U0直流电压15min —— 破坏 性试验，不推荐 Innovation
高压电缆附件的交接和预防性试验
目前试验存在的问题
直流耐压试验是破坏性试验
空载24h的试验效果值得怀疑
预防性试验对外护套和主绝缘电阻的定期测量只能发现 护套缺陷
Innovation
高压电缆附件的交接和预防性试验
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
金属护套一端接地情况：
•当雷击或操作过电压波沿线芯流动时，金属护层不接地 端会出现很高的冲击电压；在系统发生短路时，短路电 流流经线芯时，护层不接地端也会出现较高的工频感应 电压。过电压可能会导致出现多点接地，形成环流 。
需特殊接地方式+保护器
Innovation
Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
单芯电缆-----按照经济合理的原 则采用不同的接地方式 (110kV及以上)
• 因为单芯电缆的线芯与金属护层的关系，可看作一个 单匝变压器。当单芯电缆线芯通过电流时，就会有磁 力线交链铝包或金属屏蔽层，使它的两端出现感应电 压。感应电压的大小与电缆线路的长度和流过导体的 电流成正比，电缆很长时，护套上的感应电压叠加起 来可达到危及人身安全的程度 Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
根据GB50217-1994《电力工程电缆设计规程》 的要求：
•单芯电缆线路的金属护层上任一点的感应电压不得大于100V
•(未采取不能任意接触金属护层的安全措施时，不得大于50 V）
金属护层必须接地！
Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
110kV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
4. 护层交叉互联 交叉互联：将每大段 电缆分为长度相等的 三小段，每段之间装 绝缘接头，接头处护 层三相之间用同轴电 缆引线经交叉互联箱 及保护器进行换位连 接。
接地保护 交叉互联
Innovation
B A B C
换到 A B C
A
换到
C A B C
原理及方式
Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
三芯电缆-----通常都采用两端金 属护层直接接地方式 (35kV以下)
• 因为在正常运行中，流过三个线芯的电流向量总和为 零，在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链，这样， 在铝包或金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压，所 以两端接地后不会有感应电流流过铝包或金属屏蔽层
• 护套中间接地，两端各加一组保护器
• 注意检查金属护套至少有一点直接接地 Innovation
110Baidu NhomakorabeaV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
3.中点通过护层保护接地，两端直接接地
• 电缆线路为两盘电缆 •护套断开，中间装设绝缘头 •绝缘头两侧各加一组保护器
• 电缆线路两端分别接地
Innovation
此时，如果两端都直接接地 ——
• 金属护层将会出现很大的环流，其值可达线芯电流的 50%--95%，使金属护层发热，这不仅浪费了大量电能， 而且降低了电缆的载流量，并加速了电缆绝缘老化，因 此单芯电缆不应两端接地。(仅在个别情况使用，护层 <10V或者电缆很短，功率很小的情况下)
需单端接地！
Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
1.一端直接接地，另一端通过保护器接地
• 电缆长度一般小于500m
• 合理选择接地保护箱和保护元件
• 加回流线时，回流线需换位、两端需接地 Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
2.中点直接接地，两端通过护层保护接地
• 可看作一端接地线路长度的两倍
总感应电压的向量和为零 不可能产生环形电流 感应电压最高值小于50V
Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
护层交叉互联的作用：
交叉 互联 箱
通过交叉互联箱换位 —— 限制护层感应电压小于50V 两端直接接地 —— 环流很小 不受电缆线路长度限制 —— 可装多个绝缘接头满足要求 装设护层保护器 —— 有效限制雷电及操作过电压
护层保护原理
与单芯电缆护层感应电压有关的因素为：
1) 电缆线路的长度
2) 线芯电流（负荷）
3) 电缆的排列方式 4) 电缆的中心距离 5) 外屏蔽的平均直径 Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
单芯电缆护层感应电压的计算：
也可以通过查护层感应电压曲线得 到相应的护层电压值
Innovation
B 相与A相通过
A相与C相通过 交叉互联箱相连
交叉互联箱相连
Innovation
交叉互联的连接
C 相与B相通过
交叉互联箱2相连
C
A
C
A 相与C相通过
交叉互联箱1相连
B
A
C
B Innovation
Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
护层交叉互联的目的：
使各大段电缆上的感应电压幅值相 等，相位相差120度
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
感应电压的大小还与电缆排列方式、 距离以及屏蔽层的平均直径有关 以对称敷设(正三角形敷设) 时, 电 缆金属护套的感应电动势最小且 相等
等边三角形敷设
平行敷设时, 两边电缆护套上产 生的感应电动势最大，中间相最 小
平行敷设
Innovation
110kV单芯电缆护层保护
110kV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
按照经济合理的原则采用不同的接地方式 (110kV及以上)
一端直接接地，另一端通过保护器接地----可采用方式 中点直接接地，两端屏蔽通过护层保护接地---常用方式
中点通过护层保护接地，两端直接接地---可采用方式
护层交叉互联----常用方式 Innovation
Innovation
高压电缆交接及预防性试验
标准和方法
Innovation
高压电缆附件的交接和预防性试验
目前的交接试验标准和方法
GB11017-2002《额定电压30kV(Um=36kV)以上 至150kV（Um=170kV）挤出绝缘电力电缆及其 附件试验方法和要求》
1) 主绝缘试验采用空载试验24h（系统电压）或相对相交 流电压110kV, 5min 2) 非金属护套层做直流耐压，10kV, 1min 3) 作为替代(1)的选择，施加3U0直流电压15min —— 破坏 性试验，不推荐 Innovation
高压电缆附件的交接和预防性试验
目前试验存在的问题
直流耐压试验是破坏性试验
空载24h的试验效果值得怀疑
预防性试验对外护套和主绝缘电阻的定期测量只能发现 护套缺陷
Innovation
高压电缆附件的交接和预防性试验
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
金属护套一端接地情况：
•当雷击或操作过电压波沿线芯流动时，金属护层不接地 端会出现很高的冲击电压；在系统发生短路时，短路电 流流经线芯时，护层不接地端也会出现较高的工频感应 电压。过电压可能会导致出现多点接地，形成环流 。
需特殊接地方式+保护器
Innovation
Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
单芯电缆-----按照经济合理的原 则采用不同的接地方式 (110kV及以上)
• 因为单芯电缆的线芯与金属护层的关系，可看作一个 单匝变压器。当单芯电缆线芯通过电流时，就会有磁 力线交链铝包或金属屏蔽层，使它的两端出现感应电 压。感应电压的大小与电缆线路的长度和流过导体的 电流成正比，电缆很长时，护套上的感应电压叠加起 来可达到危及人身安全的程度 Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
根据GB50217-1994《电力工程电缆设计规程》 的要求：
•单芯电缆线路的金属护层上任一点的感应电压不得大于100V
•(未采取不能任意接触金属护层的安全措施时，不得大于50 V）
金属护层必须接地！
Innovation
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
110kV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
4. 护层交叉互联 交叉互联：将每大段 电缆分为长度相等的 三小段，每段之间装 绝缘接头，接头处护 层三相之间用同轴电 缆引线经交叉互联箱 及保护器进行换位连 接。
接地保护 交叉互联
Innovation
B A B C
换到 A B C
A
换到
C A B C