高压单芯电缆护层过电压保护原理与方式

C
B 相与A相通过 交叉互联箱相连
A相与C相通过 交叉互联箱相连
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交叉互联的连接
C 相与B相通过
交叉互联箱2相连
A
C
C
A 相与C相通过 交叉互联箱1相连
A
C
B
B
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110kV单芯电缆护层保护
护层接地及保护方式
护层交叉互联的目的： 使各大段电缆上的感应电压幅值相
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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
电缆护层过电压保护
原理及方式
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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
护套缺陷
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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
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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
接地保护
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பைடு நூலகம்线经交叉互联箱 及保护器进行换位连 接。
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换到 B
A
换到 C
A
A
A
B
B
B
C
C
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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• 可看作一端接地线路长度的两倍 • 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
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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
等，相位相差120度
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
交叉
互联
护层交叉互联的作用：
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
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
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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
等边三角形敷设 平行敷设
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
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
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✓装设护层保护器 —— 有效限制雷电及操作过电压
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高压电缆交接及预防性试验
标准和方法
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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》
护层保护原理
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！
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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！
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110kV单芯电缆护层保护
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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
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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
110kV单芯电缆护层保护
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
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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
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
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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