单芯电力电缆护层过电压保护.doc

单芯电力电缆护层过电压保护
北京供电局电缆管理处(北京, 100027) 陈平薛强
  武汉雷泰电力技术有限公司(武汉,430070) 罗彦张成勇
 摘要:本文基于国内外相关标准,从电缆护层过电压保护器参数选择和电缆接地电阻要求两个方面探讨单芯电力电缆护层过电压保护技术,以防止雷电过电压和内部过电压造成电缆金属护层多点接地故障。
一、引言
35 kV大截面电力电缆和66、110 kV及以上电压等级的电力电缆均为单芯电缆,敷设时若金属护层两端三相互联后直接接地,则当电缆线芯通过电流时,其金属护层中感应的环流可达线芯电流的50%-95%,感应电流所产生热损耗极大地降低电缆载流量并加速电缆主绝缘电-热老化;若电缆金属护层一端三相互联并接地,另一端不接地,则电缆金属护层中虽无环流,但当雷电波或内部过电压波沿电缆线芯流动时,电缆金属护层不接地端会出现较高的冲击过电压,或当系统短路事故电流流经电缆线芯时,其护层不接地端也会出现很高的工频感应过电压。上述过电压可能击穿电缆外护层绝缘,造成电缆金属护层多点接地故障,大幅增加环流附加热损耗,严重地影响电力电缆正常运行甚至大幅减少电缆使用寿命。
一旦电缆金属护层多点接地故障,故障的测寻、定点和修复均比较困难,停电检修造成的电量损失较大。因此,研究电力电缆护层过电压机理及其保护技术显得尤为重要。本文基于国内外相关标准,从电缆护层过电压保护器参数选择和电缆接地电阻要求两个方面探讨单芯电力电缆护层过电压保护技术,供大家参考。同时,本文作者希望抛砖引玉,
二、电缆护层过电压保护器参数设计
高压电缆护层过电压保护器(简称:护层保护器)一般采用氧化锌非线性电阻片作为保护单元、瓷套作为外绝缘。针对过去常用的瓷套外绝缘诸如体积大、密封性能差、容易爆炸引起事故范围扩大的缺陷,武汉雷泰电力技术有限公司研制生产的高压电缆护层过电压保护器(亦简称:护层保护器)是采用氧化锌非线性电阻片作为保护单元、硅橡胶外套作为外绝缘,除了具有保护特性好的优点外,还具有轻型美观、密封防爆、免维护等突出优点,如图1所示。护层保护器安装在电缆线路交叉互联箱体内和电缆终端位置,其作用是(1)限制电缆线路金属护层中的工频感应电压;(2)迅速减小电缆线路金属护层中的工频过电压和冲击过电压。亦即:(1)在电缆线路正常工作状态时,高压电缆护层保护器呈现高电阻状态,截断电缆金属护层中的工频感应电流回路;(2)当电缆线路出现接地故障、或雷电过电压、或内部过电压导致电缆金属护层中出现很高的工频过电压或冲击过电压时,高压电缆护层保护器呈现出低电阻导通状态,使得故障电流经保护器迅速泻入大地,起到保护电缆外护层绝缘的作用。
正确选取护层保护器的电气参数直接关系到保护器的保护效果。目前国内外标准中,仅只对护层保护器选用作了一般规定。例如:DL401-91《高压电缆选用导则》(该标准正在修订中)对电缆护层过电压保护器参数选择作了定性规定,而GB/T11017-2002 《额定电压110kV交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件》、GB/Z 18890-2002 《额定电压220kV(Um=252kV)交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件》和DL/T620-1997 《交流电气装置的过电压绝缘配合》中没有明确规定电缆护层过电压保护器参数选择。
基于上述标准,通过计算电力电缆线路过电压幅值