35kV电缆护套过电压保护分析

时间：2016-01-12

 【信息**洛阳泰龙电线电缆厂】
 
 某 ll0kV变电站 35kV侧连接主变的高压单芯 电缆型号为YJLV一3S(1×300mm )，该电缆长约 75m， 采用金属外皮一端接地，另一端保护装置接地，当雷 电波入侵时，保护装置损坏 当雷电冲击电流流经电缆同路时，由冲击电流 引起的磁力线使电缆的外护层感应很高的电压导致 绝缘击穿，而电力电缆护套关系电缆的使用寿命，是 电网安全运行**性的重要组成部分。
 
 2变电站事故初步分析
 
 当雷电波侵人 35kV高压侧母线时，输电线路高压母线侧避雷器动 作放电后仍可能存在很高的残压，也有可能是直击雷的侵入，使护套上感应出很高的冲击过电压击坏了护层保护器。
 
 3运行方式选择及其等值电路
 
 为了避免这类事故的再度发生，选择合适的电 缆护套保护装置应从较严重的情况考虑。将线路的 运行方式选择为一相来波.从架空线一电缆一变压 器，此时过电压较为严重。其次为 35kV线路，因一段单相来波较两相几率高，故仅采用一相来波计算。①～⑥为35kV 母线侧各设备的入口电容，⑦～⑧为电缆入口电容， ⑨为变压器侧人口电容，母线侧避雷器为Y5WZ一 42/134，35kV架空输电线路的波阻抗 Z=5o0n，波 速 ：150m/ s。
 
 4利用ATP软件进行模拟
 
 本文中涉及到基于分布参数模型的高压电缆一架空线仿真模型，为了更接近实际中线路的真实情 况，依靠电磁暂态仿真软件 ATP进行仿真，将前面 提到过的等值电路搭接成仿真模型。 假设幅值为 280kV，波头时间为 仁1.33 s，在进线段1000m处从某相入侵，那么雷电在该相电缆芯人 口处产生的过电压波形。缆芯在雷电波入侵时，上面的电压幅值可达 135kV，由于雷电流频 率较高，所以在电缆的外护套上将产生很高的过电 压。这一过电压可能使外绝缘护套击穿，所以必需对 护套采取相应的的保护措施。
 
 5高压电缆的接地方式及等效模型分析
 
 当运行中的高压交流单芯电缆遭受过电压或发 生不对称短路时，金属护套上会形成很高的感应电压，使护套绝缘发生击穿。故应在金属护套的一定位 置采用特殊的连接和接地方式，并同时装设护层保护器，以防止电缆护层绝缘被击穿 。电缆线路长度小于500m时，通常采用电缆金属护套，在终端位 置采用一端直接接地，另一端经保护器间接接地。这样护套与地之间不构成回路，防止环流对电缆造成 的老化嘲。该电缆长为 75m，所以接地方式存在二种形式 。  当电缆护套末端接地时，根据上述等值电路，电 缆护套不接地端保护层的冲击过电压 可得出： =2 彘 ( ) 当电缆护套首端接地时，金属护套不接地端所 受到的冲击过电压为： -4 奇 (2) 值得注意的是，当35kV母线避雷器动作与否 时，选取的是不同的，动作后 应该取避雷器上 的残压。
 
 6通过计算分析选取保护器
 
 目前国内外普遍采用氧化锌保护器，其在正常 工作条件下呈现很大的电阻，**电缆护套层在单 点接地状态下工作，当雷电波入侵或过电压进入电 缆线芯，不接地端的屏蔽层出现较高电压时，保护器 呈现较小的电阻，使电流较容易泄人大地，此时保护 器不应该损坏。保护器的残压应该小于电缆护层冲 击绝缘水平，这样保护器才能起到保护电缆护层的 作用。值得注意的是，在工频短路时，金属屏蔽层的 不接地端也会出现较高的工频电压，保护器也将承 受这一工频电压。工频过电压存在的时间很短，通 常按线路备有的继电保护器的动作时间来考虑，护 层保护器在这段时间内应当能承受这一工频电压而 不损坏护层 。 (1)查该型号电缆和母线型号可得一些相关参 数。 500n、 =20Q、 =15n。通过式(1)可得出电 缆金属护套在首端不接地情况下的冲击过电压 ： 10kV，流过护套保护装置 的电流 ： 0.52kA;同理由式(2)可得 =9.3kV， =1.03kA。 (2)由于电缆采用水平铺设，边相护层电压为 = =，d、/ + m+ ，中相护层电压为 ： ，根据此电缆型号查出 。=1.25×10 /m， ： 0.435×10 /m，当发生三相短路时，流经电缆芯的 短路电流为4.5kA(通过计算可得)，故 s2=42.187 5V。 通过上面的计算，可选用国产 Y5WC一5/13.5保护 器。
 
 7结论
 
 当雷电波入侵架空输电线路时，电缆缆芯上的 过电压可以通过建立模型用 ATP暂态仿真软件仿 真出来。根据电缆护层的接地形式，将电缆从芯线到 护套进一步等效，通过计算得出护套上的感应过电压，再结合工频短路时的过电压来选择合适的保护器，从而**电缆绝缘层不被击穿。 此方法比较接近实际，可用于其他各电压等级， 是合理选用电缆护层保护器的主要依据。

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