高压单芯电缆护层过电压保护原理及方式
110kV高压单芯电缆金属护套接地方式探讨
110kV高压单芯电缆金属护套接地方式探讨摘要：我国现行《电力安全规程》当中有明确规定：电气设备非带电金属外壳均需要做接地处理，高压电缆金属屏蔽层需正常接地。
目前，110kV高压电缆线路多采用单芯电缆，其线芯部分与金属屏蔽层的关系可以视作“变压器初级绕组装置”，即在高压单芯电缆线芯有电流通过时，会产生磁力线交链金属屏蔽层，线芯两端出现感应电压。
高压电缆长度与感应电压大小有正相关关系，即在高压电缆线路较长的情况下，金属护套感应电压叠加后所会对人身安全产生危害。
在这一背景下，围绕110kV高压单芯电缆金属护套的接地方式进行探讨，以保证高压电缆运行的安全性。
关键词：高压单芯电缆；金属护套；接地方式一、110kV高压单芯电缆金属护套接地问题在我国现行《电力工程电缆设计规程》的要求下，对于电压等级在35kV及以下水平的电缆线路，多设置为三芯电缆形式。
电缆线路的运行过程中，流经三个现行的电流综合为零，因此，在金属屏蔽层两端均未检测有感应电压的存在。
这意味着对此类电缆线路而言，在对两端进行直接接地的条件下，不会有感应电流流经金属屏蔽层。
但在电压等级高于35kV的情况下，电缆线路多采取单芯形式。
当单芯电缆线芯通过电流时，就会有磁力线交链金属屏蔽层，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。
当高压电缆很长时，护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度，在线路发生短路故障，遭受操作过电压或雷电冲击时，屏蔽形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。
在这一情况下，若仍然按照常规方法将金属屏蔽层两端做三相互联式接地处理，则金属屏蔽层上将会产生非常大的环流，换流值可以达到电缆线芯电流的50％～95％，导致明显的电缆损耗。
同时，还会致使金属屏蔽层表面发热，影响电缆线路运行过程中的载流量水平，加速单芯电缆的绝缘老化。
即对于35kV电压等级以上高压单芯电缆而言，不能采取电缆两端直接接地的接地方式。
110kV电力电缆感应电压分析及控制
110kV电力电缆感应电压分析及控制城市要发展，电力要先行。
随着生产力的发展、城市化进程的加快，生产生活对供电可靠性的要求越来越高。
电力电缆由于其占地省、供电可靠、有利于美化城市等诸多优点，在电力系统中占比越来越大，很多城市电缆化率越来越高，有些城市甚至实现了全电缆线路供，电力电缆的可靠运行直接影响整个电网的可靠供电。
110kV电力电缆由于其电压等级较高，且为了便于运输和现场施工，一般采用单芯电缆，单芯电缆由于其结构特点，投入运行后其金属护套上会产生感应电压，本文主要就110kV电缆感应电压产生的原理及金属护套的接地方式进行分析讨论。
标签：110kV电缆;感应电压;接地方式单芯是指在一个绝缘层内只有一路导体。
当电压超过35kV时，大多数采用单芯电缆，它的线芯与金属屏蔽层的关系，可看作一个变压器的初级绕组中线圈与铁芯的关系。
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。
因单芯电缆金属护层与芯线中交流电流产生的磁力线相铰链，使其两端出现较高的感应电压，因此要求护层有良好的绝缘，同时要求电缆金属护套接地可靠。
当单芯电缆过马路或者是过墙时应穿管保护，应用的这种保护管应该是非磁性材料的金属管或非金属管。
一、110kV电力电缆在运行中的感应电压110kV电力电缆在三相交流电网中运行时，当电缆导体中有电流通过时，导体电流产生的一部分磁通与金属护套相交链，与导体平行的金属护套中必然产生纵向感应电压，产生的感应电压数值与电缆排列中心距离和金属护套平均半径之比的对数成正比，并且与导体负荷电流，频率以及电缆的长度成正比。
在等边三角形排列的线路中，三相感应电压相等;在水平排列线路中，边相的感应电压较中相感应电压高。
在实际的运行过程中，如果把110kV电力电缆两端金属护套直接接地，护套中的感应电压将产生以大地为回路的循环电流，此电流大小与电缆线芯中负荷电流大小密切相关，同时，还与间距等因素有关。
110kV高压单芯电缆线路金属护套接地方式
110kV高压单芯电缆线路金属护套接地方式110kV高压电缆线路护套必须接地运行，并且考虑限制其护套感应电压，文章讲解其不同的接地方式和原理，以便运行人员更好地巡查、维护和消缺，以免造成高压电缆过电压导致电缆外护层击穿，从而形成环流和腐蚀，最终影响电缆线路物载流量、运行寿命及人身安全。
标签：电缆护套不接地危害；护套接地方式；中点接地方式；交叉互联接地方式近年来，随着城市改造建设的加快，110kV高压电缆线路大量投入运行，并且大量110kV高压电缆线路敷设在人群密集区，其运行的安全性倍感重要。
《电力安全规程》规定：电气设备非带电的金属外壳都要接地，因此电缆的金属屏蔽层都要接地。
通常35kV及以下电压等级的电缆都采用两端接地方式，按照GB50217-1994《电力工程电缆设计规程》的要求，35kV及以下电压等级的电缆基本上为三芯电缆，在正常运行中，流过三个线芯的电流总和为零，在金属屏蔽层两端基本上没有感应电压，所以采用两端接地不会有感应电流流过金属屏蔽层，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金属屏蔽层。
但是当电压超过35kV时，大多数采用单芯电缆，单芯电缆的线芯与金属屏蔽的关系，可看作一个变压器的初级绕组。
当单芯电缆线芯通过电流时就会有磁力线交链金属屏蔽层，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，高压电缆很长时，护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度，在线路发生短路故障、遭受操作过电压或雷电冲击时，屏蔽上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。
此时，如果仍将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地，则铝包或金属屏蔽层将会出现很大的环流，其值可达线芯电流的50%～95%，形成损耗，使铝包或金属屏蔽层发热，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。
个别情况（如短电缆或轻载运行时）方可将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地。
电缆护层保护器原理及应用
电缆护层保护器原理及应用王培雄【摘要】在10～35kV电力系统中,电缆都为三芯结构,而在高速铁路10KV电力系统中,电缆都为单芯结构,本文分析了单芯电缆金属护层产生的感应电压过高及形成环流的原理,并采用一端金属护层直接接地,另一端金属护层经护层保护器接地的方法避免了电压过高及形成环流.单芯电缆各相之间相互不干扰,能提高供电可靠性,缩短电缆检修时间,方便电缆检修维护.%In power system of 10 ～ 35kV, cables are three core structure, while in the power system of 10KV of high-speed railway, cables are the single core structure. This paper analyzed inductive voltage which was too high generated by metal protective layer of single core cable and the theory of forming circulation. The paper provided a method which metal protective layer of one end directly grounded, and another end grounded after sheath protector, which avoided the voltage which was too high and the formation of circulation. The single core cable does not interfere with each other, which can improve reliability of the power supply, shorten time of repairing cable and conveniently maintain cable.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2011(030)002【总页数】2页(P200-201)【关键词】单芯电缆;护层保护器;环流;过电压【作者】王培雄【作者单位】中铁建电气化局集团南方工程有限公司,武汉,430071【正文语种】中文【中图分类】TM7单芯高压电缆常因金属护套过电压引起电缆外护层击穿损坏，为了降低护套对地过电压，避免外护层击穿，使用限压装置，即护层保护器，保证电缆可靠运行。
电缆护层保护器在高压开关设备中的应用
措施对单 芯 电缆 的保护 原理及 电缆护层 保护器 应用于高压 电缆馈 电开关设备 时应注意 的各 种 问题 ，并提 出其一次 系统接线 图的正确接法 。为高压开关
设备制造企业在解 决此 问题 时提 供一定帮助 。
关键词： 电缆护层保护器 ；电缆 ；高压开关设备
数 是三 芯 电缆 ，在 正常运 行 中 ，流过 三个 线芯 的 电
投 资 ，保 证 安全可 靠供 电的重 要条件 。在城 市配 电
网络 中 ， １ Ｖ 电力 电缆 一 般 是 交 联 聚 乙烯 铠 装 ０ 的 ｋ 三 芯 电缆 ，这 种 电缆金 属护 套一 般只 需直 接接 地 即 可 。 而３ Ｖ ５ 电力 电缆 基 本 都 是 交 联 聚 乙烯 铠 装 单 ｋ
电缆护甚保 护器在高压开关设备 中的应 用
江苏 电器 （０ ８ ｏ１） ２０ ． Ｎ ０
电缆护 层保 护器在 高压 开关设 备 中的应用
贾宏兴 （ 天水长城 开关厂有 限公 司，甘 肃 天水 ７ １ １ ） ４０８
摘
要： 从 单芯 电缆 的结构原理 入手 ，介绍 了单芯 电缆在 使用 时若没有 相应 的单芯 电缆护层 保护
芯 电缆 ，金 属护 套 的接地 和三 芯 电缆 不 同 ，其 金属
流 总和 为零 ，在 金属 屏 蔽层 外基本 上 没有磁 链 ，这
样 ，在 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 金属 屏 蔽层 。但
是 当 电压 达 到或 超 过 ３ Ｖ时 ，大 多数 都 用单 芯 电 ５ ｋ
Ｊ Ａ ｎ — ｉ ｇ １ Ｈｏ ｇ ｘ ｎ
（￣ ｎ ｈ ｉ ｅ ｔ ａ ｌ ｗｉ ｈ ｅ ｒＣ ．Ｌ ｄ Ｔａ ｓ ｕ ４ ０ ８ Ｃ ｉａ ７ａ ｓ ｕ Ｇｒａ Ｗ ｌＳ ｔ ｇ ａ ｏ， ｔ ｉｎ ｈ ｉ １ １ ， ｈ ｎ ） ｃ ７
5.1.4 高压电缆的护套环流(2)
5.1 单芯电缆护套的工频电压
5.2 单芯电缆护层的冲击过电压
5.3 电缆外护层的保护及其保护器
5.1.4 高压电缆金属护套环流及其影响因素
（1）金属护套环流的的计算
金属护套交叉互联两端接地或两端直接接地的接地方式存在 护套环流。
导体 金属护套
图
两端直接接地
C相环流(A) 148 153.8 144.2
交叉互联两端接地方式下环流计算与试验的比较
【算例3】区庄—东堤线采用日本古河500mm2交联聚乙烯单芯 电缆，护套交叉互联两端接地。三小段长度分为别 0.738km 、 0.651km、 0.777km。负荷电流为 175A时，用钳表在实际线路 上测得的三相护套环流与编程计算的护套环流的有效值见表。 A相环流(A) B相环流(A) 试验值 计算1 计算2 11.2 8.6 10.1 13.8 9.9 11.6 C相环流(A) 4.5 5.8 6.8
► 由于其它相护套环流在三相护套上感应的电压Ea’，Eb’，Ec’ 与护套环流成正比。可以对方程（ 1）进行整理，并写成矩阵形 式，得到：
RRA RR12 RR13 I sa E a RR21 RRB RR23 I E sb b RR31 RR32 RRC I sc Ec
（3）金属护套环流的影响因素
负荷电流对环流的影响
在两端直接接地方式的基础上，讨论负荷电流对电缆载流量 的影响： 工作电流 100 A相环流 B相环流 C相环流 97.4 比例
80.34 120.5
160.0 200.9 241
80.5 120.8
161.1 241.7
5.1 高压电缆护套的工频过电压(2)
5.1 单芯电缆护套的工频电压
5.2 单芯电缆护层的冲击过电压
5.3 电缆外护层的保护及其保护器
当电缆导体中流过负荷电流时，工频负荷电流必然产生交 变的磁场，该磁场的磁链不仅和电缆的线芯导体相交链， 也和金属屏蔽层及铠装层相交链，必然会在金属屏蔽和铠 装层上产生感应电动势。 若金属护套感应电压过高，危及人身安全；严重时甚至击 穿外护层而使得金属护套与大地间形成回路，在金属护套 中将产生环流，引起电缆发热，降低电缆输送容量。 为保护电缆外护层，一般在金属护套不接地安装护层保护 器。感应电压是选择护层保护器参数的决定因素之一。
Usf I f R jX el
电缆护套与大地组 成回路的等值阻抗
2 De X e 2 ln 10 7 Ds
De 94 e
/ m
【例5.3】上图所示的电缆线路，已知单相短路电流为 7.5kA， 短路点距首端0.4km，接地点的接地电阻为0.2欧，电缆结构、 相间距与例5.1中的相同，大地等效深度510m。计算单相短路 时短路相金属护套中的感应电动势。 【解】： 2 De 2 510 7 7 4
5.1.1 正常运行（三相短路）时护套的工频感应电压 （1）两根单芯电缆组成的单相回路
护套电感和线芯电感计算方法（见第一章）相同，且金属护 套的厚度比导体直径小得多，其自感可忽略不计。单位长度金 属护套的电感为： 2s （5-1） Ls 2 ln 107 H / m
Ds
则单位长度金属护套的感应电压为：
三芯电缆统包金属屏蔽，屏蔽层中的感应电压相量和为零。不 必担心金属护套中的感应电压。 高压电缆一般采用单芯结构，其金属屏蔽层（或护套）一般采 用单点接地或交叉互联接地方式，金属屏蔽层上有感应电压。
高压电缆护层保护器的性能与应用分析.doc
高压电缆护层保护器的性能与应用分析摘要：单芯高压电缆多采用保护器对电缆护层绝缘进展过电压保护，本文对高压电缆护层保护器的性能及选择应用进展了分析，结合一起护层保护器预试不合格案例，采用试验、解剖方法对其进展了研究，发现运行中的保护器不合格原因主要由受潮引起，并对保护器的检验安装给出建议。
关键词：护层保护器；氧化锌；过电压随着城市电网建立加快，高压电缆线路输电也朝着大长度、高负荷方向开展。
为限制单芯高压电缆护层多种形式的过电压，通常采用穿插互联加护层保护器方式对护层绝缘进展保护。
由于材料和制造工艺开展进步，以氧化锌阀片作为保护元件的护层保护器具有无串联间隙、保护特性好、优良的伏安特性等优势，并得到广泛应用。
但从实际运行情况来看，保护器经过一段时间的运行后不合格率偏高，失去了过压保护效果，对电缆平安运行存在隐患。
因此，需要从保护器性能、设计选择到安装应用、检修等方面进展分析，进步保护器运行可靠性。
1 电缆护层保护器的性能1.1 单芯电缆金属护层过电压单芯电缆线芯中交变电流产生的磁场，磁场产生的磁链不仅和线芯相链，也和金属屏蔽层及铠装层相链，必然会在电缆金属屏蔽和铠装层上产生感应电压。
考虑到人身平安，电力平安规程规定，交流单相电缆的金属护层都必须直接接地，且在金属护套上任一点非接地处的正常感应电压在未采取不能任意接触金属护套的平安措施时不得大于50V。
此时，假如将铝护套两端接地，那么铝护套上将会出现很大的环流，其值可达线芯电流的50%-95%，使得铝护套发热，降低电缆输送容量，最大可达60%-70%，并加速电缆的老化，因此，单芯电缆不应两端接地。
当铝护套或金属屏蔽层有一端不接地后，接着带来的问题是：当雷电波或内过电压沿线芯流动时，电缆铝护套或金属屏蔽层不接地端会出现很高的冲击电压；在系统发生短路，短路电流流经线芯时，电缆铝护套或金属屏蔽层不接地端也会出现较高的工频感应电压。
当电缆外护层绝缘不能承受这种过电压的作用而损坏时，就会出现多点接地，形成环流。
单芯电力电缆护层过电压保护
单芯电⼒电缆护层过电压保护2019-10-24【摘要】随着我国电⼒⾏业的不断发展，对单芯电⼒电缆护层过电压进⾏保护已经成为相关⼯作⼈员的重要⼯作内容。
这项⼯作具有较强的系统性，因此，要求⼯作⼈员从对电压保护器以及接地电阻等⽅⾯⼊⼿，来对单芯电⼒电缆护层过电压保护技术进⾏分析和研究。
以期达到⽤电安全，减少故障的⽬标。
【关键词】电⼒电缆；过电压；保护器；接地电阻随着科技的发展，多数的电⼒电缆都采⽤了单芯的形式，在进⾏线路敷设时，如果⾦属护层互联后直接接地，且电缆芯有电流通过，形成的环流对电缆线产⽣了严重的破坏作⽤，加剧了电缆的⽼化现象。
如果电缆进⾏⼀端三项互联接地，⾦属护层中就没有电流的环流，但是存在着冲击过电压以及⼯频感应过电压，能够直接穿过电缆的绝缘层，引发接地故障，不仅会出现热损耗，同时也会影响电缆的使⽤寿命。
1.电缆护层过电压保护器现如今，我国多数的电⼒公司采⽤的电缆护层保护器的保护单元以及外绝缘等都采⽤了较为先进的材料。
其中保护单元主要运⽤氧化锌⾮线性电阻⽚，外绝缘多⽤硅橡胶外套。
对于这些材料的运⽤具有⼀定的合理性，不仅具有良好的保护特性，同时也不失美观，⽽且，在以后的运⾏过程中，很少需要对其进⾏维护。
另外，需要对其安装的位置进⾏确定，要对⼯频感应电压进⾏限制，同时尽量减⼩冲击过电压对电缆线的破坏，更好地实现对外绝缘的保护。
1.1对保护器进⾏选择保护器是电缆运⾏中的重要部件，因此，在对其进⾏选择的时候要充分考虑到多种因素。
其中，保护器在通过冲击电流时要考虑到外绝缘的耐压值；要确保保护器在接受最⼤⼯频电压是可以承受⾄少5秒钟，⽽在通过最⼤冲击电流时要承受⾄少20次，这些都是最基本的要求。
需要注意的是保护器的阀⽚数的决定因素是受到的⼯频过电压。
其中，这两种因素之间都存在着反⽐的关系。
1.2要实现电缆⾦属屏蔽层和保护器之间的合理连接要尽量将连接线的长度控制在⼀定的范围内，在具体的运⽤过程中，最好采⽤同轴电缆的形式。
电缆互层保护器的接入方式及具体应用
电缆互层保护器的接入方式及具体应用【摘要】电缆护层保护器用来保护单芯电缆的金属护层免受各种过电压的危害。
【关键词】单芯电缆线路；电缆护层保护器1.引言长线路高压单芯电缆运行时，由于电磁感应或设备故障，产生过电压，极易击穿电缆外护层套，形成单芯电缆多点接地故障。
按照，电力行业标准DL/T401《高压电力电缆选用导则》的规定，需要采用电缆护层保护器来限制电力电缆金属护层上的感应电压和故障电压。
电缆护层保护器用来保护电缆的金属护层免收各种过电压的危害。
冀中电网35kV电缆线路多采用单芯电缆供电。
GB50217-2018《电力工程电缆设计标准》规定，交流系统中三芯电缆的金属层，应在电缆线路两终端和接头等部位实施接地。
单芯电缆的导体线芯与金属屏蔽层的关系，可看作一个变压器的初级绕组。
当单芯电缆线芯通过电流时就会有磁力线交链金属屏蔽层，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，当线路发生短路故障、遭受操作过电压或雷电电压冲击时，电缆的金属屏蔽层上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。
因此，交流单相电缆金属护层必须之间接地，且在金属护层上任一点非接地处的正常感应电动势的最大值，在未采取有效防止人员任意接触金属层的安全措施时，不得大于50V，在采取有效防止人员任意接触金属层的安全措施时，不得大于300V。
2.电缆护层保护器的接入方式单芯电缆接地方式包括三种。
单芯电缆不应两端接地。
个别情况（如短电缆小于100M或轻载运行时）方可将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地。
（1）护层一端直接接地，另一端通过护层保护接地电缆线路较短时（500M以内），金属护套一般采用护层一端直接接地，另一端通过护层保护接地方式，对地绝缘没有构成回路，可以减少及消除环流，有利于提高电缆的传输容量和电缆的安全运行，根据GB50217-84要求，非直接接地的一段金属护套上的感应电压不得超过50V，如果与架空线路连接时，直接接地一般装设在架空线路端，保护器装设在另一端。
单芯电力电缆过电压保护
供 的计算 公 式 ．得 出电缆终 端保 护 接地 电阻值 Ｒ 的 估算 公式 ： ≤２０ ０ 。 ０ ／ 考虑 各方 面 因素 ， 电缆 终端 ／ 当 接地 装 置受 到技 术 经济 和现 场 客观 条件 限 制 ，且 其 接地 电 阻值不 能满 足 尺≤２０ ０Ｉ 求时 ，可 以适 当 ０ ／ 要
缆 线路 接地 位置 的 电位 钳 制 在 允 许 的 接地 电位 上 。
接地 电位 与接 地 装置 的 接地 电阻值 密 切相 关 ，而接 地 电阻 值不 仅 与 入地 电 流的 波 形 、 率 有关 ， 频 而且 与
加装 均 压线 或 回流线 保护 的电缆 故 障时 ，护 层 和保 护器 承受 的工频 电压 与接 地 电位 无关 ，但必 须
行的技术管理工作。
２ １ — ．６ ０ ２０１０
＼
第 ２期 王 艳 祥 单 芯 电力 电缆 过 电压 保 护 ・５ ３・
呈 现 高 电阻 状态 ，截断 电缆金 属 护层 中的工 频感 应 电 流 回路 。
（ ） 速 减小 电缆 线 路 金 属护 层 中的 工 频 过 电 ２迅
护 器呈 现 低 电阻 导通 状 态 ，使 故 障 电流经 保 护器 迅
速泻 人 大地 ， 到保 护 电缆 外护 层绝 缘 的作 用 。 起 当电 缆线 路 出现 过 电压 时 ，流 经 护层 保 护器 的 瞬 态 冲 击 电 流 Ｉ＝２ ／ ￣尺 （ 过 电压 幅 值 ； Ｕ（ ＋ ） 一 Ｚ 一 电缆 线路 的波 阻抗 ； 电缆 线路 的接地 电阻 值 ， 一 ， 一 流 经护 层 保护 器 的瞬 态 冲击 电流 ， １ Ａ。而 保护 约 ０ｋ ） 器 不 应损 坏 ，且保 护 器 的残 压乘 以 １ ． 应小 于 电 ４后 缆外 护 层 的 冲击耐 压水 平 。
110kV高压单芯电缆金属护套接地方式探讨
110kV高压单芯电缆金属护套接地方式探讨摘要：近年来,随着城市转型的加速,大批110千伏高压电缆投入使用,大批110千伏高压电缆敷设到人口稠密地区。
基于目前接地110kV高压单芯电缆金属护套方法和需要考虑的问题,可以对其详细介绍,对110kV高压单芯电缆安全运行起到积极的作用和价值。
关键词：高压单芯电缆；金属护套；接地方式；110 kV外护套绝缘电缆频繁事故,促使设计、运营和维护部门对护套的电压和电流进行调查研究。
电缆的金属外护套几乎没有磁场和感应电压，当单芯电缆高压电流中循环时,电流变得非常大,金属屏蔽检测到非常高的感应电压,这可能威胁到人们的安全或导致电缆的绝缘和损坏。
因此,应采用适当的接地方法降低电缆的感应电压,以保证电缆安全、经济地运行。
以下是有关电缆性能的国家标准,各种接地方法,金属护套高压线性电缆的应用,不同铺设条件、护套接地的比较,电压对其电缆的影响,接地方式选择和限制,操作和维护。
一、110 kV高压单芯电缆金属护套接地问题根据中国目前的电力电缆设计方案,35kV以下的电缆是一种三芯电缆。
在电缆线中,综合为零电流通过流经三个。
因此,金属屏幕两端没有感应电压。
这意味着在这种类型的电缆中,当两端直接连接到地面时,感应电流不会通过金属屏幕。
当电压超过35kV时,电缆通常是单根电缆。
当电流通过电缆芯时,存在磁力线和金属层,两端产生感应电压,与电缆的长度和流经导体的电流成正比。
如果高压电缆很长,则可以将感应电压应用于护套上，这将危及人类安全。
如果电缆在短路故障工作电压或雷电冲击,屏幕会产生高电感电压,有时会导致击穿护套。
即使在这种情况下,当金属屏蔽层末端接地处理是三相互联时,其也会产生非常大的环流,换流值为电缆芯电流的50-95%。
电缆损坏的原因显而易见。
同时,金属屏幕表面产生热量,影响电缆线路运行时的能耗,加速其绝缘老化。
也就是说,对于35kV以上的高压电缆,电缆的两端不能直接接地。
但是,如果金属屏幕的一端没有接地,如果沿着高压单芯电缆电流,则金属屏蔽不会暴露在不接地端的冲击电压下,系统会短路,短路电流通过元件,会产生高电压,金属屏蔽频率为一端互联接地。
电缆线路护层试验
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
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
3.外护套绝缘是金属护套与加强带良好的防 腐层，一旦外护套绝缘性能受到破坏时， 故障点将有电流的流进或流出，而产生交 流腐蚀，则损坏金属护套。 4.具有良好绝缘的外护套，还有防止化学腐 蚀的作用。运行中的电缆外护套，通过对 其绝缘性能的测量，还可以验证电缆是否 受到外力破坏。
综上所述，必须通过试验，来确认外护套 绝缘性能是否完好,以保证电缆线路安全运 行。
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
• 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 此建议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！
110kV单芯电缆护层保护
护层保护原理
高压单芯电缆护层过电压保护的原理和方式
5.2 高压电缆护套的冲击过电压(2)
（2）有护层保护器且保护器动作
考虑最严重的情况：有雷电波沿架空线入侵（且无避雷器） 又在护套不接地的末端同时发生线芯对地短路。考虑到护层保 护器在大冲击电流下呈现的等值电阻很小，则可认为电流全部 经保护器入地，则该电流为：
ib 2U A1 4U 0 4 700 6.4 kA Z1 Z 0 Z1 400 37.5
可见，在架空线和电缆连接处无线路避雷器时，首端金属 护套上的过电压44.9kV超过外护层的绝缘水平37.5kV ，若 不加护层保护器，此处外护层将击穿。 上述计算没有考虑波的折返射，若考虑波的多次折返射， 情况要复杂的多，当线路不长时反射波可能与入射波的波 尾叠加，将产生很大的过电压。应在不接地端加装护层保 护器。
5.2.2 金属护套末端接地
沿电缆线芯侵入的冲击电压波为什么会金属护套不接地端产生 过电压呢？我们利用等值彼得逊法则进行分析计算。如图 5.4， 电缆首端不接地时，不接地端护层所受的冲击电压可按图 5.4 b 所示的等值电路进行估算。
a）原理接线
（b）首端等值电路
图5.4 护套末端接地时护层过电压计算电路
首端等值电路 末端等值电路 图5.5 电缆金属护套首端接地护层过电压计算电路
（1）无护层保护器（或护层保护器没动作）
在首端由等值电路图可知： Z1 U A1 2U 0 Z 0 Z1 U 0 a1
由于 U 0 ，考虑到无护层保护器或护层保护器没有动作 a1 （ Zb 很大），在末端由等值电路图可知：
5.2.1 行波的折反射及等值彼得逊法则
折射系数和反射系数 u1f Z1 u2f u1b Z2
2Z 2 u2f u1f u1f Z1 Z 2
u1b Z 2 Z1 u1f u1f Z1 Z 2
电力系统过电压保护原理及防护措施
电力系统过电压保护原理及防护措施摘要：在电力系统的运行中，过电压是一种电磁扰动现象，电力系统中具有分布参数的电路元件主要有架空输电线路、变压器、电缆线路、旋转电机的绕组以及母线。
如果线路系统内部出现了误操作或者运行故障、遭到雷击等情况，系统中就会出现电磁暂态的情况，这种情况下就会出现一定程度的过电压。
在电力系统的正常运行中，对于导致过电压出现的原因以及对其副值的预测和相关限制措施的研究是相当重要的，只有这样才能使电力系统的设备安全得到有效的保证。
本文主要对电力系统中过电压保护的原理进行阐述，并且就如何有效的实现对过电压设备的保护，防止出现过电压的相关措施提出相关的建议。
关键词：电力系统；电压保护原理；防护措施电力系统中的过电压保护是对提高电气设备安全性能的一种重要措施，在实际的电力系统的运行中，一旦电压超出最大值，受控设备就会将电压降低或者断开电源，从而有效的实现对电气设备的保护。
在当前电力系统电器以及设备不断更新和发展的过程中，过电压对电器元件的影响越来越大，由于过电压导致的安全问题也越来越多，供电企业为了确保电力系统运行的安全性和稳定性，就需要不断的强化对过电压的保护性能，提高电力系统的电力技术。
下面具体对电力系统的过电压原理和防护措施进行分析。
一、简述电力系统的过电压保护原理在电力系统的运行中，配电线路中的设备和元件相对比较多，主要有旋转电机的绕组、架空输电线路、母线、变压器以及电缆线路等，如果线路受到雷击的影响，就会对元件和线路造成损害，同时还会使限制各个元件功能的发挥，如果在遭受雷击以后不能对其采取有效的保护措施，那么一些设备要想避免造成雷击，就需要进行避雷针的安装，但是在大型的电力系统中，需要安装避雷针的数量就会增加，这样就会直接导致电力系统运行成本的增加，但是相应的运行效果和平时的维护管理质量也难以得到保障，这种情况下就会使电力系统的安全可靠运行得不到保证。
通过上述分析可以看出，在电力系统的运行中，影响其安全运行的最重要的因素就是雷击问题，那么要对其实施有效的保护，就需要从防雷击入手。
10kV单芯XLPE绝缘电缆金属屏蔽层接地方式解说
10kV单芯XLPE绝缘电缆金属屏蔽层接地方式解说10kV电缆金属屏蔽层通常采用两端直接接地的方式。
这是由于10千伏电缆多数是三芯电缆的缘故。
八十年代中期前，10kV电缆均采用油浸纸绝缘三芯电缆。
结构多为统包型，少量为分相屏蔽型。
八十年代末期开始大量使用交联聚乙烯绝缘分相屏蔽三芯电缆，逐步淘汰了油纸电缆。
九十年代以来，随着大连经济建设的迅猛发展，负荷密度增大，环网开关柜等小型设备的应用，市区变电所出线和电缆网供电主干线电缆开始采用较大截面单芯电缆。
单芯电缆的使用提高了单回电缆的输送能力，减少了接头，短段电缆可以使用，方便了电缆敷设和附件安装。
也由此带来了金属屏蔽接地方式的问题。
一、单芯电缆金属护套工频感应电压计算单芯电缆芯线通过电流时，在交变电场作用下，金属屏蔽层必然感应一定的电动势。
三芯电缆带平衡负荷时，三相电流向量和为零金属屏蔽上的感应电势叠加为零，所以可两端接地。
单芯电缆每相之间存在一定的距离，感应电势不能抵消。
金属屏蔽层感应电压的大小与电缆长度和线芯负荷电流成正比，还与电缆排列的中心距离、金属屏蔽层的平均直径有关。
1、电缆正三角形排列时，金属屏蔽单位长度的感应电压可按下面公式计算：公式1I---负荷电流，S---电缆中心距离，D--电缆金属屏蔽层平均直径以YJSY-8.7/15kV-1×300mm,2单芯电缆为例，电缆屏蔽层平均直径40mm，PVC护套厚度3.6mm，当电缆“品”字形紧贴排列，负荷电流为200A时，算得电缆护层的感应电压为每公里10.7伏。
2、电缆三相水平排列时，设电缆间距相等，金属屏蔽单位长度的感应电压可按下式计算：公式2、3 、4当三相电缆紧贴水平排列，其它条件与1相同时，算得边相的感应电压为每公里16.9伏，中相的感应电压为每公里10.7伏；当电缆间距200mm时，算得边相的感应电压为每公里36.1伏，中相的感应电压为每公里31伏。
边相感应电压高于中相感应电压。
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• 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
护层保护ห้องสมุดไป่ตู้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！
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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
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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
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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
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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
0.1Hz 超低频耐压试验原理和优点 原理：
由于电缆为容性负载，需要很大的试验容量 式中：
S 2f C US2
kVA
优点：
C—被试电缆电容量 μf/km US—试验电压 kV f—工频频率，我国为50Hz
0.1Hz超低频正弦波耐压试验设备消耗功率小，是50Hz耐 压试验设备的1/500。 0.1Hz超低频正弦波耐压试验设备的输出电压较高，目前 已有250kV交流输出试验设备，可用于更高等级电压系统。 由于输入功率小，设备的尺寸和重量也小，均为两件或三 件式便携设计。 0.1Hz超低频正弦波耐压试验设备可试验较长的电缆（电 容较大） Innovation
变频串联谐振技术的优点
1、变频串联谐振是谐振式电流滤波电路，能改善电源波形 畸变，获得较好的正弦电压波形，有效防止谐波峰值对被 试品的误击穿。
2、变频串联谐振工作在谐振状态，当被试品的绝缘点被击 穿时，电流立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流 的数十分之一。发生闪络击穿时，因失去谐振条件，除短 路电流立即下降外，高电压也立即消失，电弧即可熄灭。
3、适用于高电压、大容量的电力设备的绝缘耐压试验。
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谢谢各位!
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变频串联谐振技术的原理
当回路频率f＝1/2π√LC时， 系统原理图： 回路产生谐振，此时试品上 的电压是励磁变高压端输出 电压的Q倍。Q为电压谐振 倍数，一般为几十 到一百以 上。先通过调节变频电源的 输出频率使回路发生串联谐 振，再在回路谐振的条件下 调节变频电源输出电压使试 品电压达到试验值。由于回 系统组成： 由变频电源，励磁变压器， 路的谐振，变频电源较小的 谐振电抗器，分压器及试品组成。 输出电压就可在试品CX上产 生较高的试验电压。 Innovation
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
• 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
110kV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
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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
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
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
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
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
新试验方法简介
0.1Hz超低频耐压试验 —— 功率较小，最高只到114kV 0.1Hz超低频电压下的介损试验 —— 可有效预测绝缘老 化 变频谐振试验（30~300Hz) —— 输出电压很高，目前高 压电缆及附件最好的试验方法，适于110kV及以上电压 等级使用，这种试验方法已列入新标准IEC62067 和 GB50150-2006《电气装置安装工程 电气设备交接试验标 准》 —— 110kV采用1.7U0 Innovation