一种高压单芯电缆护层保护器选用方法技术

本公开揭示了一种高压单芯电缆护层保护器选用方法，包括如下步骤：计算短路故障时电缆护层最大工频过电压；将电缆护层最大工频过电压与电缆外护层工频耐受电压比对并选择是否对电缆护层最大工频过电压进行限制；根据电缆外护层的雷电冲击绝缘水平和引线压降确定护层保护器的残压及额定电压的上限U

【技术实现步骤摘要】
一种高压单芯电缆护层保护器选用方法


[0001]本公开属于输变电
，主要涉及一种高压单芯电缆护层保护器选用方法。

技术介绍

[0002]随着架空线对城市市容市貌的影响，架空线入地工程普遍开展，导致高压电力电缆成为城市输电系统的重要组成部分。110kV及以上高压单芯电力电缆普遍存在金属护层感应电压的问题，当电缆头或相连架空线发生短路故障，在电缆护层上会产生幅值很高的感应过电压，而外护层由于长期暴露在最外侧，且击穿电压相对主绝缘来说小得多，较高的感应电压将危害到电缆的稳定运行。
[0003]为了防止电缆本体外护层及中间接头因过高的瞬态冲击电压而击穿损坏，通常会在绝缘接头处装设用于限制冲击电压的保护器件，也就是护层保护器。但外护层及护层保护器击穿损坏的事故频繁发生，且在架空线与电缆混合线路的电缆段最为常见。这主要是由于目前的护层接地系统的设计，护层电压计算以及附件选用存在问题，首先架空线与电缆混合线路的电缆段护层工频过电压受两种线路的连接点地电位升的影响较大，数值可能远超外护层的工频耐压值，但目前手算值无法计算该地电位升，导致护层电压计算值偏低，应借助于电磁暂态仿真进行计算；另一方面，当外护层护层工频过电压超过其绝缘水平时，必须通过敷设回流线以及降低接地电阻等方法对护层电压进行限制，而不是依赖于保护器的动作，实际证明保护器正是由于两端过高的工频电压和能量吸收能力不足而击穿，且保护器作为避雷器的子类，在操作及雷电冲击时应可靠动作，而在工频过电压下保护器应当耐受而不是动作，目前在该方面护层保护器的选用存在一些错误认识。
[0004]可以看到，目前对于护层保护器的选用存在问题，导致了电缆外护层和护层保护器的频繁击穿失效，因此需要合理限制外护层的最大工频过电压，并明确护层保护器的参数选择，这对电力电缆线路的安全稳定运行具有积极影响。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的不足，本公开的目的在于提供一种高压单芯电缆护层保护器选用方法，该方法能够有效保护高压电缆线路外护层及护层保护器的稳定运行。
[0006]为实现上述目的，本公开提供以下技术方案：
[0007]一种高压单芯护层保护器选用方法，包括如下步骤：
[0008]S100：计算短路故障时电缆护层最大工频过电压U
TOV
；
[0009]S200：将所述电缆护层最大工频过电压与电缆外护层工频耐受电压比对，若比对结果小于阈值，则执行步骤S300；否则，需要对所述电缆护层最大工频过电压U
TOV
进行限制；
[0010]S300：根据电缆外护层的雷电冲击绝缘水平和引线压降确定护层保护器的残压U
res
及额定电压的上限U
r1
，并根据护层保护器的工频耐受时间特性确定其额定电压的下限U
r2
，若U
r1
＜U
r2
，则仍需对所述电缆护层最大工频过电压进行限制；否则，根据护层保护器的额定电压对护层保护器进行选用；
[0011]S400：对选用的护层保护器在瞬态冲击时的能量吸收进行校核，若校核不达标，则在护层保护器的额定电压上限和下限所限定的区间内提高护层保护器的额定电压，以满足能量吸收的要求。
[0012]优选的，步骤S100中，采用包括ATP
‑
EMTP和PSCAD
‑
EMTDC在内的任一电磁暂态仿真软件计算短路故障时电缆护层最大工频过电压。
[0013]优选的，步骤S200中，通过下式对所述电缆护层最大工频过电压与电缆外护层工频耐受电压进行比对：
[0014][0015]其中，U
TOV
表示电缆护层最大工频过电压，U
dc withstand
表示电缆外护层直流耐受电压，表示电缆外护层工频耐受电压，1.15表示裕度系数。
[0016]优选的，步骤S200中，对电缆护层最大工频过电压进行限制包括以下任一方式：敷设回流线；降低电缆沿线接地电阻；将护层保护器的接线形式由星形接线改为三角形接线。
[0017]优选的，步骤S300中，所述电缆护层保护器的额定电压的下限值U
r2
应满足：
[0018][0019]其中，T
r2s
为护层保护器的工频耐受时间特性曲线2s对应的额定电压倍数。
[0020]优选的，步骤S300中，所述护层保护器的残压U
res
与引线压降的叠加值E
b
不大于电缆外护层的雷电冲击耐受电压值被1.4所除值，通过下式确认护层保护器的残压U
res
的上限及与其成正比的额定电压的上限U
r1
，即：
[0021][0022][0023]U
r1
∝
U
res
[0024]其中，L
b
为引线电感，单位为μH/m；L为引线长度，单位为m；I和τ为分别为冲击电流幅值(取)和波头时间，单位分别为kA和μs；BIL为电缆主绝缘的雷电冲击耐受水平，单位为kV；Z1为电缆波阻抗，单位为Ω。
[0025]优选的，步骤S400中，通过下式校核护层保护器在瞬态冲击时的能量吸收：
[0026][0027]其中，U
s
为预期护层过电压，单位为kV；T为冲击电流持续时间，取T＝2l/v，单位为ms；l为线路长度，单位为km；v为电缆内波速，单位为km/ms；Z为电缆的波阻抗，单位为Ω。
[0028]本公开还提供一种计算机设备，包括：
[0029]存储器和处理器，其中，
[0030]所述存储器上存储有可在所述处理器上运行的可执行程序；
[0031]所述处理器执行所述可执行程序以实现前述任一所述方法。
[0032]与现有技术相比，本公开带来的有益效果为：
[0033]1、本公开在进行护层保护器选用时需要计算护层工频过电压，同时校核是否超过电缆外护层的工频耐压值，从而防止外护层的击穿；
[0034]2、护层保护器本身是电缆外护层的保护器件，选用正确可以保证其在冲击时可靠动作，将护层冲击电压限制在冲击耐压值内。
附图说明
[0035]图1是本公开一个实施例提供的一种高压单芯电缆护层保护器选用方法的流程图；
[0036]图2是本公开另一个实施例提供的护层保护器的工频耐受时间特性示意图。
具体实施方式
[0037]下面将参照附图1至图2详细地描述本公开的具体实施例。虽然附图中显示了本公开的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0038]需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压单芯电缆护层保护器选用方法，包括如下步骤：S100：计算短路故障时电缆护层最大工频过电压U
TOV
；S200：将所述电缆护层最大工频过电压与电缆外护层工频耐受电压比对，若比对结果小于阈值，则执行步骤S300；否则，需要对所述电缆护层最大工频过电压U
TOV
进行限制；S300：根据电缆外护层的雷电冲击绝缘水平和引线压降确定护层保护器的残压U
res
及额定电压的上限U
r1
，并根据护层保护器的工频耐受时间特性确定其额定电压的下限U
r2
，若U
r1
＜U
r2
，则仍需对所述电缆护层最大工频过电压进行限制；否则，根据护层保护器的额定电压对护层保护器进行选用；S400：对选用的护层保护器在瞬态冲击时的能量吸收进行校核，若校核不达标，则在护层保护器的额定电压上限和下限所限定的区间内提高护层保护器的额定电压，以满足能量吸收的要求。2.根据权利要求1所述的方法，其中，优选的，步骤S100中，采用包括ATP
‑
EMTP和PSCAD
‑
EMTDC在内的任一电磁暂态仿真软件计算短路故障时电缆护层最大工频过电压。3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S200中，通过下式对所述电缆护层最大工频过电压与电缆外护层工频耐受电压进行比对：其中，U
TOV
表示电缆护层最大工频过电压，U
dcwithstand
表示电缆外护层直流耐受电压，表示电缆外护层工频耐受电压，1.15表示裕度系数。4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤S200中，对电缆护层最大工频过电压进行限制包...

【专利技术属性】
技术研发人员：弓启明，郭智刚，李少斌，马许珩，盛玉倩，李昆霖，郑建康，苏小婷，李庚，王瀚锋，徐阳，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：