高壓電纜附件技術(shù)交流和保護(hù)護(hù)層接地、交接試驗(yàn)、運(yùn)行維護(hù)

1、高壓電纜附件技術(shù)交流和保護(hù)護(hù)層接地、交接試驗(yàn)、運(yùn)行維護(hù)主要內(nèi)容 高壓?jiǎn)涡倦娎|護(hù)層過(guò)電壓保護(hù) 高壓電纜交接及預(yù)防性試驗(yàn)高壓電纜附件運(yùn)行維護(hù) 高壓?jiǎn)涡倦娎|護(hù)層過(guò)電壓保護(hù)原理及方式 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層保護(hù)原理三芯電纜- 通常都采用兩端金屬護(hù)層直接接地方式 (35kV以下) 因?yàn)樵谡＿\(yùn)行中，流過(guò)三個(gè)線(xiàn)芯的電流向量總和為零，在鋁包或金屬屏蔽層外基本上沒(méi)有磁鏈，這樣，在鋁包或金屬屏蔽層兩端就基本上沒(méi)有感應(yīng)電壓，所以?xún)啥私拥睾蟛粫?huì)有感應(yīng)電流流過(guò)鋁包或金屬屏蔽層 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層保護(hù)原理單芯電纜- 按照經(jīng)濟(jì)合理的原則采用不同的接地方式(110kV及以上) 因?yàn)閱涡倦娎|的線(xiàn)芯與金

2、屬護(hù)層的關(guān)系，可看作一個(gè)單匝變壓器。 當(dāng)單芯電纜線(xiàn)芯通過(guò)電流時(shí)，就會(huì)有磁力線(xiàn)交鏈鋁包或金屬屏蔽層，使它的兩端出現(xiàn)感應(yīng)電壓。 感應(yīng)電壓的大小與電纜線(xiàn)路的長(zhǎng)度和流過(guò)導(dǎo)體的電流成正比，電纜很長(zhǎng)時(shí)，護(hù)套上的感應(yīng)電壓疊加起來(lái)可達(dá)到危及人身安全的程度 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層保護(hù)原理等邊三角形敷設(shè)平行敷設(shè)以對(duì)稱(chēng)敷設(shè)(正三角形敷設(shè)) 時(shí), 電纜金屬護(hù)套的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最小且相等平行敷設(shè)時(shí), 兩邊電纜護(hù)套上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大，中間相最小感應(yīng)電壓的大小還與電纜排列方式、距離以及屏蔽層的平均直徑有關(guān) 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層保護(hù)原理與單芯電纜護(hù)層感應(yīng)電壓有關(guān)的因素為：電纜線(xiàn)路的長(zhǎng)度線(xiàn)芯電流（負(fù)荷）電

3、纜的排列方式電纜的中心距離外屏蔽的平均直徑 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層保護(hù)原理單芯電纜護(hù)層感應(yīng)電壓的計(jì)算： 設(shè)A、B 相電纜間距為S 1, B、C 相間距為S 2, A、C 相間距為S 3, 則三相電纜回路中電纜護(hù)套上的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為: 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層保護(hù)原理單芯電纜護(hù)層感應(yīng)電壓的計(jì)算： 也可以通過(guò)查護(hù)層感應(yīng)電壓曲線(xiàn)得到相應(yīng)的護(hù)層電壓值 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層保護(hù)原理單芯電纜線(xiàn)路的金屬護(hù)層上任一點(diǎn)的感應(yīng)電壓不得大于100V(未采取不能任意接觸金屬護(hù)層的安全措施時(shí)，不得大于50 V）根據(jù)GB50217-1994電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)程的要求：金屬護(hù)層必須接地！ 110

4、kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層保護(hù)原理 金屬護(hù)層將會(huì)出現(xiàn)很大的環(huán)流，其值可達(dá)線(xiàn)芯電流的50%-95%，使金屬護(hù)層發(fā)熱，這不僅浪費(fèi)了大量電能，而且降低了電纜的載流量，并加速了電纜絕緣老化，因此單芯電纜不應(yīng)兩端接地。 (僅在個(gè)別情況使用，護(hù)層10V或者電纜很短，功率很小的情況下)此時(shí)，如果兩端都直接接地 需單端接地！ 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層保護(hù)原理當(dāng)雷擊或操作過(guò)電壓波沿線(xiàn)芯流動(dòng)時(shí)，金屬護(hù)層不接地端會(huì)出現(xiàn)很高的沖擊電壓；在系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，短路電流流經(jīng)線(xiàn)芯時(shí)，護(hù)層不接地端也會(huì)出現(xiàn)較高的工頻感應(yīng)電壓。 過(guò)電壓可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)多點(diǎn)接地，形成環(huán)流 。 金屬護(hù)套一端接地情況：需特殊接地方式+保護(hù)器 110

5、kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層接地及保護(hù)方式一端直接接地，另一端通過(guò)保護(hù)器接地-可采用方式中點(diǎn)直接接地，兩端屏蔽通過(guò)護(hù)層保護(hù)接地-常用方式護(hù)層交叉互聯(lián)-常用方式電纜換位，金屬護(hù)套交叉互聯(lián)-效果最好的接地方式按照經(jīng)濟(jì)合理的原則采用不同的接地方式(110kV及以上) 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層接地及保護(hù)方式1.一端直接接地，另一端通過(guò)保護(hù)器接地 電纜長(zhǎng)度一般小于500m 合理選擇接地保護(hù)箱和保護(hù)元件 加回流線(xiàn)時(shí)，回流線(xiàn)需換位、兩端需接地 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層接地及保護(hù)方式2.中點(diǎn)直接接地，兩端通過(guò)護(hù)層保護(hù)接地 可看作一端接地線(xiàn)路長(zhǎng)度的兩倍 護(hù)套中間接地，兩端各加一組保護(hù)器 注意檢查金

6、屬護(hù)套至少有一點(diǎn)直接接地 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層接地及保護(hù)方式3. 護(hù)層交叉互聯(lián)交叉互聯(lián)：將每大段電纜分為長(zhǎng)度相等的三小段，每段之間裝絕緣接頭，接頭處護(hù)層三相之間用同軸電纜引線(xiàn)經(jīng)交叉互聯(lián)箱及保護(hù)器進(jìn)行換位連接。 接地保護(hù)交叉互聯(lián) 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層接地及保護(hù)方式 護(hù)層交叉互聯(lián)的目的： 使各大段電纜上的感應(yīng)電壓幅值相等，相位相差120度總感應(yīng)電壓的向量和為零不可能產(chǎn)生環(huán)形電流感應(yīng)電壓最高值小于50V 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù) 護(hù)層接地及保護(hù)方式 護(hù)層交叉互聯(lián)的作用：通過(guò)交叉互聯(lián)箱換位 限制護(hù)層感應(yīng)電壓小于50V兩端直接接地 環(huán)流很小不受電纜線(xiàn)路長(zhǎng)度限制 可裝多個(gè)絕緣接頭

7、滿(mǎn)足要求裝設(shè)護(hù)層保護(hù)器 有效限制雷電及操作過(guò)電壓交叉互聯(lián)箱 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)4. 電纜換位，護(hù)層交叉互聯(lián)護(hù)套交叉互聯(lián)，再將三相電纜連續(xù)換位不對(duì)稱(chēng)水平排列電纜的護(hù)套感應(yīng)電壓向量和也為零，且無(wú)環(huán)流比單獨(dú)交叉互聯(lián)的效果更好只適合于電纜比較容易換位的場(chǎng)合，如隧道等 護(hù)層接地及保護(hù)方式 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)護(hù)層保護(hù)器護(hù)層保護(hù)器一般安裝在電纜線(xiàn)路交叉互聯(lián)箱體內(nèi)和接地保護(hù)箱內(nèi) 護(hù)層保護(hù)器選擇及應(yīng)用 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)護(hù)層保護(hù)器的作用：限制電纜線(xiàn)路金屬護(hù)層中的工頻感應(yīng)電壓 在電纜線(xiàn)路正常工作狀態(tài)時(shí)，高壓電纜護(hù) 層保護(hù)器呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，截?cái)嚯娎|金屬護(hù)層中的工頻感應(yīng)電流回路 2）迅速減小電

8、纜線(xiàn)路金屬護(hù)層中的工頻和沖擊過(guò)電壓 當(dāng)電纜線(xiàn)路出現(xiàn)接地故障、雷電過(guò)電壓或內(nèi)部過(guò)電壓導(dǎo)致金屬護(hù)層中出現(xiàn)很高過(guò)電壓時(shí)，護(hù)層保護(hù)器呈現(xiàn)出低電阻導(dǎo)通狀態(tài)，使得故障電流經(jīng)保護(hù)器迅速瀉入大地 護(hù)層保護(hù)器選擇及應(yīng)用 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)護(hù)層保護(hù)器的選擇： 護(hù)層保護(hù)器選擇及應(yīng)用可能最大沖擊電流作用下的殘壓, 不得大于電纜護(hù)層沖擊耐壓電壓被1. 4 所除數(shù)值(計(jì)入絕緣配合系數(shù)) 可能最大工頻過(guò)電壓在5s 作用下, 應(yīng)能耐受, 不擊穿或損壞可能最大沖擊電流累積作用20 次后, 保護(hù)器不得損壞110kV 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)護(hù)層保護(hù)器的性能： 護(hù)層保護(hù)器選擇及應(yīng)用 常用殘工比K 來(lái)表示護(hù)層保護(hù)器的保護(hù)性

9、能保護(hù)器的殘工比K 愈小, 則保護(hù)性能愈好 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)護(hù)層保護(hù)器的定期檢驗(yàn)和維護(hù)： 護(hù)層保護(hù)器選擇及應(yīng)用 定期測(cè)量電纜護(hù)層保護(hù)器在1mA時(shí)的直流參考電壓和倍參考電壓時(shí)的泄漏電流，特別是在系統(tǒng)故障之后測(cè)試可通過(guò)電纜護(hù)層過(guò)電壓保護(hù)器特性參數(shù)測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)高壓?jiǎn)涡倦娏﹄娎|終端的接地電阻 接地電阻的選擇 電纜終端保護(hù)接地電阻值R的估算公式：R2000/I，考慮多方面因素，當(dāng)電纜終端接地裝置受到技術(shù)經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)場(chǎng)客觀條件限制，其接地電阻值不能滿(mǎn)足R2000/I要求時(shí)，可以適當(dāng)放寬至I 為計(jì)算用的接地故障電流，A。 110kV單芯電纜護(hù)層保護(hù)高壓?jiǎn)涡倦娏﹄娎|中間接頭

10、的接地電阻 接地電阻的選擇 電力電纜線(xiàn)路中間接頭位置的接地體接地電阻R應(yīng)滿(mǎn)足R 24 / I ，工程設(shè)計(jì)中，考慮到跨步電壓和接觸電壓，常選取R1比較經(jīng)濟(jì)合理。 I 為計(jì)算用的接地故障電流，kA。 高壓電纜交接及預(yù)防性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和方法 高壓電纜附件的交接和預(yù)防性試驗(yàn)GB11017-2002額定電壓30kV(Um=36kV)以上至150kV（Um=170kV）擠出絕緣電力電纜及其附件試驗(yàn)方法和要求 目前的交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和方法主絕緣試驗(yàn)采用空載試驗(yàn)24h（系統(tǒng)電壓）或相對(duì)相交流電壓110kV, 5min非金屬護(hù)套層做直流耐壓，10kV, 1min作為替代(1)的選擇，施加3U0直流電壓15min 破壞性

11、試驗(yàn)，不推薦 高壓電纜附件的交接和預(yù)防性試驗(yàn) 目前試驗(yàn)存在的問(wèn)題直流耐壓試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)空載24h的試驗(yàn)效果值得懷疑預(yù)防性試驗(yàn)對(duì)外護(hù)套和主絕緣電阻的定期測(cè)量只能發(fā)現(xiàn)護(hù)套缺陷 高壓電纜附件的交接和預(yù)防性試驗(yàn) 新試驗(yàn)方法簡(jiǎn)介超低頻耐壓試驗(yàn) 功率較小，最高只到114kV超低頻電壓下的介損試驗(yàn) 可有效預(yù)測(cè)絕緣老化變頻諧振試驗(yàn)（30300Hz) 輸出電壓很高，目前高壓電纜及附件最好的試驗(yàn)方法，適于110kV及以上電壓等級(jí)使用，這種試驗(yàn)方法已列入新標(biāo)準(zhǔn)IEC62067 和GB50150-2006電氣裝置安裝工程 電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn) 110kV采用超低頻耐壓試驗(yàn)原理和優(yōu)點(diǎn)原理：由于電纜為容性負(fù)載，需要很大

12、的試驗(yàn)容量S=2fCUS2 kVA 式中： C被試電纜電容量 f/km US試驗(yàn)電壓 kV f工頻頻率，我國(guó)為50Hz優(yōu)點(diǎn)：超低頻正弦波耐壓試驗(yàn)設(shè)備消耗功率小，是50Hz耐壓試驗(yàn)設(shè)備的1/500。 超低頻正弦波耐壓試驗(yàn)設(shè)備的輸出電壓較高，目前已有250kV交流輸出試驗(yàn)設(shè)備，可用于更高等級(jí)電壓系統(tǒng)。 由于輸入功率小，設(shè)備的尺寸和重量也小，均為兩件或三件式便攜設(shè)計(jì)。 超低頻正弦波耐壓試驗(yàn)設(shè)備可試驗(yàn)較長(zhǎng)的電纜（電容較大）變頻串聯(lián)諧振技術(shù)的原理當(dāng)回路頻率f1/2LC時(shí)，回路產(chǎn)生諧振，此時(shí)試品上的電壓是勵(lì)磁變高壓端輸出電壓的Q倍。 Q為電壓諧振倍數(shù)，一般為幾十 到一百以上。 先通過(guò)調(diào)節(jié)變頻電源的輸出頻率使回路發(fā)生串聯(lián)諧振，再在回路諧振的條件下調(diào)節(jié)變頻電源輸出電壓使試品電壓達(dá)到試驗(yàn)值。 由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產(chǎn)生較高的試驗(yàn)電壓。 系統(tǒng)組成：由變頻電源，勵(lì)磁變壓器，諧振電抗器，分壓器及試品組成。 系統(tǒng)原理圖：變頻串聯(lián)諧振技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)1、變頻串聯(lián)諧振是諧振式電流濾波電路，能改善電源波形畸變，獲得較好的正弦電壓波形，有效防止諧波峰值對(duì)被試品的誤擊穿。 2、變頻串聯(lián)諧振工作在諧振狀態(tài)，當(dāng)被試品的絕緣點(diǎn)被擊穿時(shí)，電流立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗(yàn)電流的數(shù)十分之一。 發(fā)生閃絡(luò)擊穿時(shí)，因失去諧振條件，除短路電流立即下降外，高電壓也立即消失，電弧即可熄滅。 3