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單芯高壓電纜的屏蔽接地

  35kV大截麵電力電纜和66kV、110kV及以上電壓等級的電力電纜均為單芯電纜。隨著電壓等級的升高,電纜金屬外護層的感應電壓問題也越加明顯。為了減輕電纜外護層感應電荷的影響,應該將電纜按照品字形敷設。而由於實際原因,如:電纜溝過於狹窄、電纜過硬難以彎曲等,很難按照品字形敷設。此時,金屬護層兩端的感應電壓則不會為零,單芯電纜的導線與金屬護套的關係,類似於一個變壓器的初級繞組與次級繞組。當電纜導線通過電流時,電纜周圍產生的一部分磁力線將在金屬護套進行交鏈感應,使護套產生感應電壓,感應電壓的大小與電纜的長度和流過導線的電流成正比。

  由於電磁感應,長距離高壓電力電纜的金屬屏蔽層或金屬護套會產生較高的感應電壓,護套上的感應電壓疊加起來可達到危及人身安全的程度。此時如果將電纜兩端金屬護套同時接地,而大地又是導體,較高的感應電壓就會在金屬護套上就會形成較大電流。這種狀態下,

  因為纜芯導體電阻小,導體和金屬護套將同時發熱使得電纜的絕緣老化,降低了絕緣等級,縮短了電纜壽命,也浪費了電能;更嚴重的是:當線路發生短路故障、遭受操作過電壓或雷電衝擊時,屏蔽上會形成更高的感應電壓,一旦感應電壓超過電纜外護套擊穿電壓值,會導致外護套擊穿,形成單芯電纜接地故障。

  因此,35kV以上等級的單芯大容量電纜護層絕對不能兩端接地。而是將電纜金屬護層一端三相互連並聯接地,另一端不接地。但是,當雷電波或內部過電壓沿電纜線芯流動時,電纜金屬護層不接地端會出現較高的衝擊電壓,或者當係統短路事故電流流經電纜線芯時,其護層的不接地端也會出現很高的工頻感應電壓。這種過電壓可能擊穿電纜外護層絕緣,造成電纜金屬護層多點接地,形成環流。嚴重影響電力電纜的正常運行,甚至大幅減少電纜使用壽命。

  為解決這個問題,電力行業標準DL/T401-2002《高壓電力電纜選用導則》的規定:要選用電纜護層保護器以限製電力電纜金屬護層(或金屬護套)上的感應電壓和故障過電壓。通常,為限製電力電纜金屬護層上的感應電壓和故障過電壓避免在護層中形成環流,電纜金屬護層一端直接接地,另一端用護層保護器接地的形式運行。電纜護層保護器的作用是當護層上的電荷逐漸積累,電壓達到一定值時,護層保護器瞬間動作,釋放電流,使電纜安全運行,如果線路較長,還應將電纜護層分三段或三的倍數段,段間相互絕緣,分段處的護層交叉互聯後通過保護器接地(相當於換相,均衡感應電壓)。

  規程規定:嚴禁單芯電纜穿鋼管敷設。單芯電纜的護套必須是防磁材料(鋁、不含鐵磁材料的合金材料)製成。

單芯高壓電纜的屏蔽接地 2020-07-22 本文被閱讀
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