單芯電力電纜護層過電壓保護

【摘 要】隨著我國電力行業的不斷發展，對單芯電力電纜護層過電壓進行保護已經成為相關工作人員的重要工作內容。這項工作具有較強的系統性，因此，要求工作人員從對電壓保護器以及接地電阻等方面入手，來對單芯電力電纜護層過電壓保護技術進行分析和研究。以期達到用電安全，減少故障的目標。

【關鍵詞】電力電纜；過電壓；保護器；接地電阻

隨著科技的發展，多數的電力電纜都采用了單芯的形式，在進行線路敷設時，如果金屬護層互聯后直接接地，且電纜芯有電流通過，形成的環流對電纜線產生了嚴重的破壞作用，加劇了電纜的老化現象。如果電纜進行一端三項互聯接地，金屬護層中就沒有電流的環流，但是存在著沖擊過電壓以及工頻感應過電壓，能夠直接穿過電纜的絕緣層，引發接地故障，不僅會出現熱損耗，同時也會影響電纜的使用壽命。

1.電纜護層過電壓保護器

現如今，我國多數的電力公司采用的電纜護層保護器的保護單元以及外絕緣等都采用了較為先進的材料。其中保護單元主要運用氧化鋅非線性電阻片，外絕緣多用硅橡膠外套。對于這些材料的運用具有一定的合理性，不僅具有良好的保護特性，同時也不失美觀，而且，在以后的運行過程中，很少需要對其進行維護。另外，需要對其安裝的位置進行確定，要對工頻感應電壓進行限制，同時盡量減小沖擊過電壓對電纜線的破壞，更好地實現對外絕緣的保護。

1.1對保護器進行選擇

保護器是電纜運行中的重要部件，因此，在對其進行選擇的時候要充分考慮到多種因素。其中，保護器在通過沖擊電流時要考慮到外絕緣的耐壓值；要確保保護器在接受最大工頻電壓是可以承受至少5秒鐘，而在通過最大沖擊電流時要承受至少20次，這些都是最基本的要求。需要注意的是保護器的閥片數的決定因素是受到的工頻過電壓。其中，這兩種因素之間都存在著反比的關系。

1.2要實現電纜金屬屏蔽層和保護器之間的合理連接

要盡量將連接線的長度控制在一定的范圍內，在具體的運用過程中，最好采用同軸電纜的形式。另外，要對連接線的截面提高重視，要加強對其的測試，保證其達到熱穩定的相關要求。同時，要保證連接線和護層的絕緣水平相一致，要在保護器上附加動作記錄器。只有這樣才能有效地保證電纜的金屬屏蔽層和保護器之間的連接。

1.3保護器參數設計

高壓電纜護層過電壓保護器（簡稱：護層保護器）一般采用氧化鋅非線性電阻片作為保護單元、瓷套作為外絕緣。護層保護器安裝在電纜線路交叉互聯箱體內和電纜終端位置，其作用是：（1）限制電纜線路金屬護層中的工頻感應電壓；（2）迅速減小電纜線路金屬護層中的工頻過電壓和沖擊過電壓。亦即：（1）在電纜線路正常工作狀態時，高壓電纜護層保護器呈高電阻狀態，截斷電纜金屬護層中的工頻感應電流回路；（2）當電纜線路出現接地故障或雷電過電壓、或內部過電壓導致電纜金屬護層中出現很高的工頻過電壓或沖擊過電壓時，高壓電纜護層保護器呈低電阻導通狀態，使故障電流經保護器迅速瀉入大地，起到保護電纜外護層絕緣的作用。

2.電力電纜線路保護接地要求

在電力電纜運行的過程中，對其進行安全保護的重要方式就是設置電力線路保護接地。眾所周知，在電力電纜受到外界的影響，出現接地故障或者是受到雷擊等問題時，需要利用大地來形成電流的回路，保證電纜的安全性。另外，如果接地的電阻值沒有滿足電纜線路的運行要求，就會出現電纜外絕緣層的破壞以及損壞電力設備的現象，因此，在進行接地裝置設置時，要將電阻值降低。對電纜線路的接地電阻進行選擇可以從以下幾個方面入手：

2.1 35KV及以下電力電纜的接地電阻

一般情況下，這種類型的電纜通常都是以三芯為主，在其運行時，不會在金屬的鎧裝層外形成磁場，也不會有感應電壓以及電流的存在。在電纜運行的過程中，會出現多種情況，如果電纜的芯線的總電流量不等于零，根據金屬鎧裝層的相對阻力，可以在金屬鎧裝層的兩側進行接地保護，但是對于具體的問題要進行具體的分析，不能一概而論。但是多數的工程設計都會選用既經濟，性能又好的設備。

2.2高壓單芯電力電纜終端的接地電阻

在一些工程中，高壓單芯電纜護層和大地之間不是直接相連的，中間會設置一定的護層器以及避雷針等相關的設備。這樣會降低沖擊過電壓的沖擊作用，實現電壓的安全穩定。出現這種情況主要應該考慮短路故障中的工頻過電壓的接地問題，基本做法主要有兩種，首先是降低金屬護照的感應電壓，其次就是減小接地電阻。運用這兩種方式可以有效地避免受到接地點位的影響。因此，設置接地電阻需要相關的工作人員具有較強的專業技能。

2.3高壓單芯電力電纜中間接頭的接地電阻

高壓單芯電力電纜線路正常運行時，中間接頭經護層保護器接地，護層保護器呈高電阻，起交叉換位、限制電纜金屬護層工頻感應電壓作用；當雷電波和內部過電壓波侵入電纜線芯，或電纜線路發生接地故障時，護層保護器呈低電阻，使電流經保護器迅速瀉入大地，將金屬護層中的過電壓鉗制在電纜外護層沖擊絕緣水平以下，以達到保護電纜的目的。電力電纜線路中間接頭位置的接地體接地電阻R的要求：工程設計中，考慮到跨步電壓和接觸電壓，常選取R≤1Ω比較合理；若因客觀因素限制不能滿足R≤1Ω要求時，R值可適當放寬至R<5Ω為宜。35kV變電站正在運行的35kV單芯電力電纜的金屬護層接地方式，以前采用的是一端三相互連并接地另一端不接地方式。在運行過程中多次發生因系統單相接地產生內部過電壓，造成單芯電力電纜的金屬護層多點擊穿進而擊穿電纜主絕緣、補償電容器發生響爆事故。使變電站大面積停電嚴重影響生產經濟損失巨大。后經論證將單芯電力電纜的金屬護層不接地端經護層保護器接地。加裝護層保護器后單芯電纜再沒發生上述事故系統運行可靠。35kV、110kV及以上單芯電力電纜線路必須經護層保護器可靠接地，以防止雷電過電壓和內部接地過電壓造成電纜金屬護層多點接地故障。

3.總結

綜上所述，在我國多數的電力電纜都屬于單芯電纜，但是由于電纜線的構造和工作原理的復雜性，如果出現電纜金屬的接地故障現象，要對其進行檢測和修復具有一定的難度，而且在維修的過程中會形成大面積的停電現象，給人們的供電問題帶來較大的不便。因此，研究電力電纜護層過電壓機理及其保護技術顯得尤為重要。本文基于國內外相關標準，從電纜護層過電壓保護器參數選擇和電纜接地電阻要求兩個方面探討單芯電力電纜護層過電壓保護技術。以防止雷電過電壓和內部過電壓造成電纜金屬護層多點接地故障。

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