1、高壓電纜附件技術交流（二）高壓電纜附件技術交流（二）護層接地、交接試驗、運行維護護層接地、交接試驗、運行維護主要內容主要內容 高壓單芯電纜護層過電壓保護 高壓電纜交接及預防性試驗高壓電纜附件運行維護 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護 護層保護原理三芯電纜三芯電纜- 通常都采用兩端金通常都采用兩端金屬護層直接接地方式屬護層直接接地方式 (35kV(35kV以下以下) ) 因為在正常運行中，流過三個線芯的電流向量總和為因為在正常運行中，流過三個線芯的電流向量總和為零，在鋁包或金屬屏蔽層外基本上沒有磁鏈，這樣，零，在鋁包或金屬屏蔽層外基本上沒有磁鏈，這樣，在鋁包或金屬屏蔽層兩端就在鋁包或金

2、屬屏蔽層兩端就基本上沒有感應電壓基本上沒有感應電壓，所，所以兩端接地后不會有感應電流流過鋁包或金屬屏蔽層以兩端接地后不會有感應電流流過鋁包或金屬屏蔽層 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護 護層保護原理單芯電纜單芯電纜- 按照按照經(jīng)濟合理的原經(jīng)濟合理的原則則采用不同的接地方式采用不同的接地方式(110kV及以上及以上) 因為單芯電纜的線芯與金屬護層的關系，可看作一個因為單芯電纜的線芯與金屬護層的關系，可看作一個單匝變壓器單匝變壓器。當單芯電纜線芯通過電流時，就會有磁。當單芯電纜線芯通過電流時，就會有磁力線交鏈鋁包或金屬屏蔽層，使它的兩端出現(xiàn)感應電力線交鏈鋁包或金屬屏蔽層，使它的兩端出現(xiàn)感

3、應電壓。壓。感應電壓的大小與感應電壓的大小與電纜線路的長度電纜線路的長度和流過導體的和流過導體的電流電流成正比，成正比，電纜很長時，護套上的感應電壓疊加起電纜很長時，護套上的感應電壓疊加起來可達到危及人身安全的程度來可達到危及人身安全的程度 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護 護層保護原理等邊三角形敷設平行敷設以對稱敷設(正三角形敷設) 時, 電纜金屬護套的感應電動勢最小且相等平行敷設時, 兩邊電纜護套上產生的感應電動勢最大，中間相最小感應電壓的大小還與電纜排列方式、感應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距離以及屏蔽層的平均直徑有關 110kV單芯電纜護層保護單芯

4、電纜護層保護 護層保護原理與單芯電纜護層感應電壓有關的因素為：與單芯電纜護層感應電壓有關的因素為： 電纜線路的長度電纜線路的長度 線芯電流（負荷）線芯電流（負荷） 電纜的排列方式電纜的排列方式 電纜的中心距離電纜的中心距離 外屏蔽的平均直徑外屏蔽的平均直徑 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護 護層保護原理單芯電纜護層感應電壓的計算：單芯電纜護層感應電壓的計算： 設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套上的感應電動勢為: 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護 護層保護原理單芯電纜護層感應電壓的計算：單芯電纜護層感應

5、電壓的計算： 也可以通過查護層感應電壓曲線得到相應的護層電壓值 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護 護層保護原理單芯電纜線路的金屬護層上任一點的感應電壓不得大于單芯電纜線路的金屬護層上任一點的感應電壓不得大于100V100V( (未采取不能任意接觸金屬護層的安全措施時，不得大于未采取不能任意接觸金屬護層的安全措施時，不得大于50 V50 V）根據(jù)根據(jù)GB50217-1994GB50217-1994電力工程電力工程電纜設計規(guī)程電纜設計規(guī)程的要求：的要求：金屬護層必須接地！金屬護層必須接地！ 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護 護層保護原理 金屬護層將會出現(xiàn)很大的環(huán)流，其值可達線芯

6、電流的金屬護層將會出現(xiàn)很大的環(huán)流，其值可達線芯電流的50%-95%50%-95%，使金屬護層發(fā)熱，這不僅浪費了大量電能，使金屬護層發(fā)熱，這不僅浪費了大量電能，而且降低了電纜的載流量，并加速了電纜絕緣老化，而且降低了電纜的載流量，并加速了電纜絕緣老化，因因此單芯電纜不應兩端接地此單芯電纜不應兩端接地。( (僅在個別情況使用，護層僅在個別情況使用，護層10V10V或者電纜很短，功率很小的情況下或者電纜很短，功率很小的情況下) )此時，如果兩端都直接接地此時，如果兩端都直接接地 需單端接地！需單端接地！ 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護 護層保護原理當雷擊或操作過電壓波沿線芯流動時，金屬護

7、層不接地當雷擊或操作過電壓波沿線芯流動時，金屬護層不接地端會出現(xiàn)端會出現(xiàn)很高的沖擊電壓很高的沖擊電壓；在系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電；在系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流流經(jīng)線芯時，護層不接地端也會出現(xiàn)流流經(jīng)線芯時，護層不接地端也會出現(xiàn)較高的工頻感應較高的工頻感應電壓電壓。過電壓可能會導致出現(xiàn)多點接地，形成。過電壓可能會導致出現(xiàn)多點接地，形成環(huán)流環(huán)流 。金屬護套一端接地情況：需特殊接地方式需特殊接地方式+ +保護器保護器 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護 護層接地及保護方式一端直接接地，另一端通過保護器接地一端直接接地，另一端通過保護器接地-可采用方式可采用方式中點直接接地，兩端屏蔽通過護層保護接地

8、中點直接接地，兩端屏蔽通過護層保護接地-常用方式常用方式護層交叉互聯(lián)護層交叉互聯(lián)-常用方式常用方式電纜換位，金屬護套交叉互聯(lián)電纜換位，金屬護套交叉互聯(lián)-效果最好的接地方式效果最好的接地方式按照按照經(jīng)濟合理的原則經(jīng)濟合理的原則采用不同的接地方式采用不同的接地方式(110kV(110kV及以上及以上) ) 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護 護層接地及保護方式1.1.一端直接接地，另一端通過保護器接地一端直接接地，另一端通過保護器接地 電纜長度一般小于電纜長度一般小于500m500m 合理選擇接地保護箱和保護元件合理選擇接地保護箱和保護元件 加回流線時，回流線需換位、兩端需接地加回流線時，

9、回流線需換位、兩端需接地 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護 護層接地及保護方式2.2.中點直接接地，兩端通過護層保護接地中點直接接地，兩端通過護層保護接地 可看作一端接地線路長度的兩倍可看作一端接地線路長度的兩倍 護套中間接地，兩端各加一組保護器護套中間接地，兩端各加一組保護器 注意檢查金屬護套至少有一點直接接地注意檢查金屬護套至少有一點直接接地 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護 護層接地及保護方式3. 3. 護層交叉互聯(lián)護層交叉互聯(lián)交叉互聯(lián)：將每大段電纜分為長度相等的三小段，每段之間裝絕緣接頭，接頭處護層三相之間用同軸電纜引線經(jīng)交叉互聯(lián)箱及保護器進行換位連接。接地保護交叉

10、互聯(lián) 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護 護層接地及保護方式 護層交叉互聯(lián)的目的：護層交叉互聯(lián)的目的： 使各大段電纜上的感應電壓幅值相等，相位相差120度總感應電壓的向量和為零總感應電壓的向量和為零不可能產生環(huán)形電流不可能產生環(huán)形電流感應電壓最高值小于感應電壓最高值小于50V 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護 護層接地及保護方式 護層交叉互聯(lián)的作用：護層交叉互聯(lián)的作用：通過交叉互聯(lián)箱換位通過交叉互聯(lián)箱換位 限制護層感應電壓小于限制護層感應電壓小于50V50V兩端直接接地兩端直接接地 環(huán)流很小環(huán)流很小不受電纜線路長度限制不受電纜線路長度限制 可裝多個絕緣接頭滿足要求可裝多個絕緣

11、接頭滿足要求裝設護層保護器裝設護層保護器 有效限制雷電及操作過電壓有效限制雷電及操作過電壓交叉互聯(lián)箱 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護4. 4. 電纜換位，護層交叉互聯(lián)電纜換位，護層交叉互聯(lián)護套交叉互聯(lián)，再將三相電纜連續(xù)換位護套交叉互聯(lián)，再將三相電纜連續(xù)換位不對稱水平排列電纜的護套感應電壓向量和也為零，且無不對稱水平排列電纜的護套感應電壓向量和也為零，且無環(huán)流環(huán)流比單獨交叉互聯(lián)的效果更好比單獨交叉互聯(lián)的效果更好只適合于電纜比較容易換位的場合，如隧道等只適合于電纜比較容易換位的場合，如隧道等 護層接地及保護方式 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護護層保護器護層保護器護層保護器一

12、般安裝在電纜線路護層保護器一般安裝在電纜線路交叉互聯(lián)箱體內和接地保護箱內交叉互聯(lián)箱體內和接地保護箱內 護層保護器選擇及應用 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護護層保護器的作用：護層保護器的作用： 限制電纜線路金屬護層中的工頻限制電纜線路金屬護層中的工頻感應電壓感應電壓 在電纜線路正常工作狀態(tài)時，高壓電纜護在電纜線路正常工作狀態(tài)時，高壓電纜護 層保護器呈現(xiàn)層保護器呈現(xiàn)高電阻高電阻狀態(tài)，截斷電纜金屬護層中的工頻狀態(tài)，截斷電纜金屬護層中的工頻感應電流回路感應電流回路 2）迅速減小電纜線路金屬護層中的工頻和沖擊迅速減小電纜線路金屬護層中的工頻和沖擊過過電壓電壓 當電纜線路出現(xiàn)接地故障、雷電過電

13、壓或當電纜線路出現(xiàn)接地故障、雷電過電壓或內部過電壓導致金屬護層中出現(xiàn)很高過電壓時，護層保內部過電壓導致金屬護層中出現(xiàn)很高過電壓時，護層保護器呈現(xiàn)出護器呈現(xiàn)出低電阻導通低電阻導通狀態(tài)，使得故障電流經(jīng)保護器迅狀態(tài)，使得故障電流經(jīng)保護器迅速瀉入大地速瀉入大地 護層保護器選擇及應用 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護護層保護器的選擇：護層保護器的選擇： 護層保護器選擇及應用 可能最大沖擊電流作用下的殘壓可能最大沖擊電流作用下的殘壓, , 不得大于不得大于電纜電纜護層沖擊耐壓電壓護層沖擊耐壓電壓被被1. 4 1. 4 所除數(shù)值所除數(shù)值( (計入絕緣配計入絕緣配合系數(shù)合系數(shù)) ) 可能最大工頻過電

14、壓在可能最大工頻過電壓在5s 5s 作用下作用下, , 應能耐受應能耐受, , 不不擊穿或損壞擊穿或損壞 可能最大沖擊電流累積作用可能最大沖擊電流累積作用20 20 次后次后, , 保護器不得保護器不得損壞損壞110kV電纜為37.5kV 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護護層保護器的性能：護層保護器的性能： 護層保護器選擇及應用 常用殘工比K 來表示護層保護器的保護性能保護器的殘工比K 愈小, 則保護性能愈好 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護護層保護器的定期檢驗和維護：護層保護器的定期檢驗和維護： 護層保護器選擇及應用 定期測量電纜護層保護器在定期測量電纜護層保護器在1mA

15、1mA時時的直流參考電壓和的直流參考電壓和0.750.75倍參考電壓時的泄倍參考電壓時的泄漏電流，特別是在系統(tǒng)故障之后測試漏電流，特別是在系統(tǒng)故障之后測試可通過電纜護層過電壓保護器特性參數(shù)測試儀進行測試 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護高壓單芯電力電纜高壓單芯電力電纜終端終端的接地電阻的接地電阻 接地電阻的選擇 電纜終端保護接地電阻值電纜終端保護接地電阻值R R的估算公的估算公式：式：R2000/IR2000/I，考慮多方面因素，當電，考慮多方面因素，當電纜終端接地裝置受到技術經(jīng)濟和現(xiàn)場客纜終端接地裝置受到技術經(jīng)濟和現(xiàn)場客觀條件限制，其接地電阻值不能滿足觀條件限制，其接地電阻值不能滿

16、足R2000/IR2000/I要求時，可以適當放寬至要求時，可以適當放寬至R0.5R0.5I I 為計算用的接地故障電流，為計算用的接地故障電流，A A。 110kV單芯電纜護層保護單芯電纜護層保護高壓單芯電力電纜高壓單芯電力電纜中間接頭中間接頭的接地電阻的接地電阻 接地電阻的選擇 電力電纜線路中間接頭位置的接地電力電纜線路中間接頭位置的接地體接地電阻體接地電阻R R應滿足應滿足R 24 / I R 24 / I ，工程設，工程設計中，考慮到跨步電壓和接觸電壓，常計中，考慮到跨步電壓和接觸電壓，常選取選取R1R1比較經(jīng)濟合理。比較經(jīng)濟合理。I I 為計算用的接地故障電流，為計算用的接地故障電流

17、，kAkA。 高壓電纜附件的交接和預防性試驗高壓電纜附件的交接和預防性試驗GB11017-2002GB11017-2002額定電壓額定電壓3030kV(Um=36kV)kV(Um=36kV)以上以上至至150150kVkV（Um=170kVUm=170kV）擠出絕緣電力電纜及其擠出絕緣電力電纜及其附件試驗方法和要求附件試驗方法和要求 目前的交接試驗標準和方法 主絕緣試驗采用空載試驗主絕緣試驗采用空載試驗24h24h（系統(tǒng)電壓）或相對相交（系統(tǒng)電壓）或相對相交流電壓流電壓110kV, 5min110kV, 5min 非金屬護套層做直流耐壓，非金屬護套層做直流耐壓，10kV, 1min10kV,

18、1min 作為替代作為替代(1)(1)的選擇，施加的選擇，施加3U03U0直流電壓直流電壓15min 15min 破壞破壞性試驗，不推薦性試驗，不推薦 高壓電纜附件的交接和預防性試驗高壓電纜附件的交接和預防性試驗 目前試驗存在的問題 直流耐壓試驗是破壞性試驗直流耐壓試驗是破壞性試驗 空載空載24h24h的試驗效果值得懷疑的試驗效果值得懷疑 預防性試驗對外護套和主絕緣電阻的定期測量只能發(fā)現(xiàn)預防性試驗對外護套和主絕緣電阻的定期測量只能發(fā)現(xiàn)護套缺陷護套缺陷 高壓電纜附件的交接和預防性試驗高壓電纜附件的交接和預防性試驗 新試驗方法簡介 0.1Hz0.1Hz超低頻耐壓試驗超低頻耐壓試驗 功率較小，最高只

19、到功率較小，最高只到114kV114kV 0.1Hz0.1Hz超低頻電壓下的介損試驗超低頻電壓下的介損試驗 可有效預測絕緣老可有效預測絕緣老化化 變頻諧振試驗（變頻諧振試驗（30300Hz) 30300Hz) 輸出電壓很高，目前高輸出電壓很高，目前高壓電纜及附件最好的試驗方法，適于壓電纜及附件最好的試驗方法，適于110kV110kV及以上電壓及以上電壓等級使用，這種試驗方法已列入新標準等級使用，這種試驗方法已列入新標準IEC62067 IEC62067 和和GB50150-2006GB50150-2006電氣裝置安裝工程電氣裝置安裝工程 電氣設備交接試驗標電氣設備交接試驗標準準 110kV11

20、0kV采用采用1.7U01.7U00.1Hz超低頻耐壓試驗原理和優(yōu)點超低頻耐壓試驗原理和優(yōu)點原理：由于電纜為容性負載，需要很大的試驗容量由于電纜為容性負載，需要很大的試驗容量S=2fCUS2 S=2fCUS2 kVAkVA 式中：式中： CC被試電纜電容量被試電纜電容量 f/kmf/km USUS試驗電壓試驗電壓 kVkV ff工頻頻率，我國為工頻頻率，我國為50Hz50Hz優(yōu)點：0.1Hz0.1Hz超低頻正弦波耐壓試驗設備消耗功率小，是超低頻正弦波耐壓試驗設備消耗功率小，是50Hz50Hz耐耐壓試驗設備的壓試驗設備的1/5001/500。0.1Hz0.1Hz超低頻正弦波耐壓試驗設備的輸出電壓

21、較高，目前超低頻正弦波耐壓試驗設備的輸出電壓較高，目前已有已有250kV250kV交流輸出試驗設備，可用于更高等級電壓系統(tǒng)。交流輸出試驗設備，可用于更高等級電壓系統(tǒng)。由于輸入功率小，設備的尺寸和重量也小，均為兩件或三由于輸入功率小，設備的尺寸和重量也小，均為兩件或三件式便攜設計。件式便攜設計。 0.1Hz0.1Hz超低頻正弦波耐壓試驗設備可試驗較長的電纜（電超低頻正弦波耐壓試驗設備可試驗較長的電纜（電容較大）容較大）變頻串聯(lián)諧振技術的原理變頻串聯(lián)諧振技術的原理當回路頻率當回路頻率f f1/2LC1/2LC時，時，回路產生諧振，此時試品上回路產生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出的電壓是勵

22、磁變高壓端輸出電壓的電壓的Q Q倍。倍。Q Q為電壓諧振為電壓諧振倍數(shù)，一般為幾十倍數(shù)，一般為幾十 到一百以到一百以上。先通過調節(jié)變頻電源的上。先通過調節(jié)變頻電源的輸出頻率使回路發(fā)生串聯(lián)諧輸出頻率使回路發(fā)生串聯(lián)諧振，再在回路諧振的條件下振，再在回路諧振的條件下調節(jié)變頻電源輸出電壓使試調節(jié)變頻電源輸出電壓使試品電壓達到試驗值。由于回品電壓達到試驗值。由于回路的諧振，變頻電源較小的路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品輸出電壓就可在試品CXCX上產上產生較高的試驗電壓。生較高的試驗電壓。 系統(tǒng)組成：系統(tǒng)組成：由變頻電源，勵磁變壓器，由變頻電源，勵磁變壓器，諧振電抗器，分壓器及試品組成。諧振電抗器