超高压电缆护层绝缘保护

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要引起注意。
计算表明: 电缆通过单相接地短路电流时的护层工频过电压往往会高于三相短路和 两相接地短路的情况, 因为三相短路的机率少, 而且短路电流是对称的。设计时应以 计算
单相接地短路的情况为主, 校验两相接地短路和三相短路的情况。
3 电缆护层阻杭的计葬 . 1
工颇短路时护层所受工频过电压的计算
2 26
回流电缆的电阻,/ ; n口
I 单位为A A , o 王 3 B 相 C 相短路 2 2
2 2 相接地短路电流I I 时, B c 各相护层工频过电压的计算如 22 下 式 电缆 B 相和 C 相通过两
1 4
U二 In+ )二 R、 ;) ( ) A - Z 二- ( + 一d 2 B R ,n 、 2 a ( , 一 ) V / m 。二 In+;a ,青+, d ( ) 二 - 、 Z- ( Z 二) V ‘ BR 一d 二* q ) 2 ( ) 一 / m U 二 ,青+, dI枷十, ) ( ) c 〔。 *Z 二一2 Z 、〕 V 2 一 ( o )B n d 一 ( 一 / m U [B *、一 ( 、〕 d 2 一 )。 = I青 一( ,枷一 ) () ( V / m : )


() 5
为 d , . d 一 通过短路电流的电 o d ,, 一 ,o . o z . 缆至各回流电 缆的距离( )n n根回流电 m ,
3.
, 抽
同理可求得 S , 以及 Zd c bS , d, d b Zd , o A 相短路 ,
A相电 过单 , 缆通 相接地短路电流I 时, A 各相的 ; 护层工频 压的 过电 计算如 6 式()
不击穿, 雷电冲 击耐压为1 / 岭OV t . 5 k, 次不击穿。运行表明: 20 1 0 这种护层绝缘结构水
分容易浸人, 工频耐压水平降低很多。7 年代曾在武汉水电学院用 9 1 一 2k 0 根 1 2OV的充 0 油电 其中 缆, 有2 V 桥塑绝缘,根塑料带沥青麻皮绝缘, 根P C 7 经泡水3 个月后, 进行耐压 试验。结果是: 麻皮绕包型绝缘, 其绝缘电阻由几十兆欧降低到十几千欧, 工频耐压 lu nn 只达4 RV 雷电冲击仍能达到5k 。此后, 一 , 0V 对这种绝缘的护层, 其护层绝缘保护, 按工 频过电压不超过 RV进行设计。后来,1 一 3k 1 30V充油电缆的护层绝缘都采用工频耐压 0
U=‘告+ 一) (/ ) A 一:R、 、 V m , A a ( U=,' , ) ( / ) e 一,R、 、 V m , A +一 a ( U=,告+ 一) ( / C 一( 、 Z V m) . pR c d } d U 一‘ +) ,RZ a ‘告 } =* d
V/ m
() 6
式中 R —
三相短路
三相电缆通过三相短路电流时各相护层工频过电压的计算如式() 8。三相短路电流 是对称的, 其周围的磁场与正常相似, 但磁场强度很大, 回流电 缆没有短路电流, 高压电缆 周围没有反相磁场, 只有三相磁场的相消作用。因此各相护层工频过电 压须采用三相对 称的方法计算。 按图3 分别计算各相护层感应电势、 回流电缆感应电势和护层的过电压。由电磁感 应原理可得感应电势的表达式如下 :
13 电缆护层绝缘保护器 .
电缆护层绝缘保护器, 年代后期曾采用压敏电阻, 7 0 利用避雷器放电记录器改装而 成, 其通流能力可达66A 一片的工频耐压 2 大于 1V l A下残压小于 3V 8 年代 . , k , k, k O k o 0
24 2
先后用碳化硅阀片、 氧化锌阀片, 并由国内电瓷所研制定型生产电缆护层绝缘保护器, 其
9)一() 4・’ / r, a o }” m
Z (+ 、一( ) m4 jn 1 f =3 呼)0 l 96 2 8 1 / m
式中 s 一 电缆相间距离, . - - 一 m
() 2来自百度文库
31 一个边相电 .. 3 缆芯线与另一个边相电 缆金属护层间的互感抗 Zz o
Z (+ ・ *) 。4 jn 1 二3 赞) 一( 96 2 8 。 1
电缆护层阻抗的计算, 以电缆廊道有两回超高压电缆为例进行计算( 工程上这种情况
25 2
较多) 。电缆布贵如图2 所示, 每回电缆有一回按“ 三七” 开布置的回流电缆。 图2 d为回流电缆, 中 符号.与O表示回流电缆经高压电缆中点换位后的位置 首先求得本相电缆芯线与其金属护层的互感抗, 和本相电缆芯线与其他相金属护层 的 互感抗, 然后根据不同短路的情况, 分别计算各相电缆护层工频过电压。由图 2 所知,
特 性很好, 最大通流容量可达8 0s , / r2k 残压小于1 V2 2a OA 5, k 。方波通流可 0一 D , 达4〕 。 A O
2秒工频耐压 l V s O 不击穿。至此, OV k 5 k 及以下电缆护层绝缘保护器, O 已定型生产, 能满
足电缆护层绝缘的技术要求。
2 电缆护层绝练所受的过电 压 () 1 众所周知: 单芯电力电缆其金属保护层只能一端接地, 另一端通过护层绝缘保护 器接地, 以避免电缆金属护层流过环流, 其值可达电缆芯线电流的5%一 5 增加功率 0 9%, 损耗, 且降低了电 缆载流量。但是在电缆通过工频短路电流或雷电冲击电流时, 护层不接 地端将产生很高的工频过电压, 尤其是冲击过电压。 () 2 电缆在雷电冲击波作用下, 金属护层不接地端出现的冲击过电压, 其值与通过电 缆芯线的冲击电流有关, 由于电缆的波阻很小, 一般有 2 - , 2 5 冲击电流值可达十几千 2Q 安。对于50V 0k 电缆, 不接地端出现的冲击过电压可达55 1 3V护层绝缘一定损坏, 8一 2 k, 5 造成金属护层多点接地, 引起限流损耗, 限制电缆的载流量。因此, 不接地端必须装护层 绝缘过电压保护器, 限制冲击过电压。 () 3 电缆通过工频短路电流时, 不接地端出现的感应电势与芯线通过的短路电流值 有关。系统发生对称或不对称短路时, 其短路电 流值可达几十千安, 金属护层上出现的感 应电势可高达几千伏, 压作用在护层绝缘和保护器上, 此电 会危及护层和保护器的安全。 试验研究和工程实践确认: 在每回电缆三相之间, 相间距离按“ 三七” 比例分开处( 以后称 “ 三七” 布置敷设回流电缆, 开) 并在每回电缆的中点换位, 1 如图 所示。 电 缆正常运行时, 回流电统两端的感应电势接近于0回流电缆无电流无功率损耗。 , 当A 相电缆通过单相接地短路电流. 并经回流电缆返回主变中心点, 由于反相电流有很 强的去磁作用, 缆金属护层与回流电缆构成的回路中, 在电 感应电势减少很多, 作用在金 属护层不接地端, 即护层绝缘和保护器上的电压为该感应电势与回流电缆电阻压降的相 量和也减少很多。“ 三七” 开布置回流电缆, A B C各相与回流电缆的几何均距相接 使 ,, 近, 各相电缆的工颇短路过电压也较相近, 使护层绝缘水平和保护器参数的选择更为合 理。这里要提及的是:三七” “ 开布置回流电缆, 对降低不对称短路的护层工频过电压是有 利的。但当系统发生三相对称短路, 电缆通过三相短路电流时, 流电缆没有反相电流通 回 过, 没有去磁作用, 只有三相对称磁场的相消作用, 此三相电 因 缆护层的 感应电压会增高,
工程参考。
关 词 超 压 缆 争层 缘 保 健 高电 绝 封
1 概述
从 2 世纪 0 6 年代开始, 0 我国就能生产落差为3m的 1 一 2k 0 1 2OV充油电缆。7 年代 0 0 到8 年代初, 0 能生产落差为 l m的 2 一 W 允油电缆。它们先后投人运行, o o 2 DO 0 并取得 2一 0 0 3 年的运行经验。 电缆护层绝缘保护的设计也是有个发展过程的。最初是采用间隙放电保护装置, 继 而采用 3k 0V阀型避雷器, 由于绝缘配合不妥, 曾发生过护层绝缘被 击穿的事故。7 年代 0 后期, 高等学校和设计单位, 进行了电缆护层绝缘过电压保护的 试验和研究, 并提出电缆 护层的 绝缘水平及护层绝缘保护装置的型式和参数, 8 年代后期已趋完善。 到 0 11 早期电缆的护层绝珠 早期电缆的护层绝缘是由塑料带沥青麻皮绕包的, 其绝缘水平为工颇耐压 l V i O ln k m
l V n 雷电冲 .5 . k, 1次不击穿的绝 O li和 k m 击1 / p 0 士0 2 05V 缘水平, 计护层 保护。 设 绝缘
1 8 年代后期电 . 0 2 缆的护层绝缘 8 年代后期, 我国开始试制 50V 0 0k 3m落差的充油电缆和 1 k 0 1 V交联聚乙烯电缆。 0 5OV Ok 充油电缆在国内某 50V变电站试运行。经试验研究, 0V电缆护层绝缘采用 0k 5k 0 PC V 挤塑型, 其绝缘水平: 工频耐压巧 V i和雷电冲击1 /如 7. V 士 0 k l mn . 5 25 , 1次不击 2 k 穿。目 前从国外引进的50V电缆都采用 PC 0k V 挤塑型的护层绝缘及上述的绝缘水平。
E =
ifAd+Bd+ d) N(IA In Inc I n Ie I c
j 8 一( d+ B d + c d) / ) 6 x 7II A II B Il c( m 2 1 A 0 n n n V () 8 计算A 相护层感应电势 E 时取:, rd 二 一 ,: 2 一 r为 电缆金属护层 A d二 , S ;d 二 S , , B 的 半径・。 m 计算B 相护层感应电势E 时取: = 一 ,B :d 二 一 。 B d S :d= ,o S ; A 计算 C 相护层感应电 c 势E 时取:, 2 一 ,B S ,d = 。 d 二 S :d= 一 . ; , c 计 流电 , 缆d感应电 1 取: S 0 S 1 5d二 . ,。 0 S 算回 势‘ 时 内二 + . 二 . , 0 Sd二 . o 7 7 , 7 3 计算回 缆街, 流电 感应电 取:; 0 S心= . , 1 S 热时 d二 . , 0 S丙二 . o 3 7 7 将以上数据和三相短路电流相量值分别代人式()即 ( , 求得 E,BE,lE 值, 8 ,E,aE,l 然
当A 相通过单相接地短路电流时, , 它的护层工频过电压最高, 因为它离回流电缆的几何 均距较远, 回流电缆通过的反相电流对A 相的去磁作用较小。由于布置对称的关系, , 仇 相与 A 相的护层过电压是相同的。同 , 理两相接地短路时取 B 和 C 相。 : Z 3工I 电 ., 缆芯线与本相金属护层之间的互感抗Z w 吞 = 43 21 ( + n 9 j8 6 式中 p 大地电阻率, "; — nm r 电缆金属护层的 - p 关径,. m . 边相电 2 缆芯线与中 相电 缆金属护层的互感抗 ZI O
超 压 缆 层 缘 护 高 电护 绝 保
杨瑞 蒙
( 中南勘测设计研究院)
摘 要 超高压电 缆在国内已 运行了3 年。在电 0多 缆护层绝缘保护方面, 经过 十多 年的研究、 试验和实践, 趋向成熟。本文总结多 现已 年工程实践经验, 可供
3里 回 .. 4 流电缆与高压电缆间的互感抗 ZdZ , a a Z , d d
() 3
、(+ ・ () 二3 , n 4jn 。 / 96黔)一 m 2 8 1
式中S 一 一 d . 通过短路电流的 高压电缆与回流电缆间的几何均距,
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