刍议某110kV架空线路电缆过电压保护方案设计.docx

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刍议某110kV架空线路电缆过电压保护方案设计

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赵亚鹏宫晓红

摘要：文章主要对110kV架空线路有电缆段和无电缆段的过电压保护设计方案进行了分析与探讨，供同行参考。

关键词：高压电缆；避雷器；回流线；过电压保护

Abstract:thearticlemainlytothe110kVoverheadlineshavecablesegmentandnocablesectionovervoltageprotectiondesignschemesareanalyzedandrefersforthecolleague.

Keywords:highvoltagecables;Lightningarrester;Backflowlines;Overvoltageprotection

中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：

近些年来，伴随着我国社会的不断进步，经济得到了飞速的发展，人们生活水平也得到了很大的提升，在人们不断提升自己生活水平的同时，我国步入了信息化时代，信息化时代的来临使得人们对于电能的需求不断提升，这也就增加了我国电网电力电缆的压力。伴随着我国电网不断的发展，我国电力电缆线路所经过的区域也不断地增多，那些雷击、污闪、风偏放电以及覆冰倒塌等故障对于我国电力电缆线路运行安全带来了严重的影响。

1无电缆段的过电压保护方案

某架空线路为110kV高压电缆直埋方式，敷设3根单芯交联聚乙烯绝缘电缆，长度为350m。采用铜芯交联聚乙烯绝缘皱纹铝护套聚乙烯外护套纵向阻水电缆，电缆参数如下表：

型号YJLW02-Z

额定电压/kV64/110

标称面积/mm2400

近似外径/mm85.5

电缆载流量(直埋、三相水平布置、单端接地)/A615

电缆短路时间/s3

电缆导体承受的短路电流/kA34

金属护套最终短路温度/℃200

护套短路时间/s2

金属护套短路电流/kA12

根据《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》有关规定，在110kVGIS管道与架空线路的连接处，应装设金属氧化物避雷器(图1中FMO1)，这组避雷器已运到现场。

根据上述规程规定，变压器和GIS一次回路的任何电气部分至FMO1间的最大电气距离不足50m(小于规程值130m)，可以不装设第2组避雷器，即图1中的FMO2。由于GIS设备中电压互感器、避雷器间隔是厂家的标准设计，因此就沿用了这组避雷器，避雷器参数：额定电压/kV：100；持续运行电压/kV：78；雷电冲击电流下残压/kV：248。

原14km的架空送出线路全线设置了避雷线，从雷电侵入波的保护角度来说，该升压站的这种配置设计是典型的进线无电缆段的GIS防雷保护接线，详见图1。

图1无电缆段进线的GIS变电所保护线

2有电缆段的过电压保护方案

原设计的110kV架空线路增设了电缆进线段后，根据上述规程的7.4.2，在电缆段与架空线路的连接处应装设金属氧化物避雷器，即图2中的FMO1，这组避雷器与电缆段的首端电缆头要安装在架空线路的终端铁塔上。此时，过电压保护接线发生了较大的变化，见图2。

图2单芯电缆段进线GIS变电所保护接线

为了完善该保护方案，应研究以下4个方面的问题。

2·1电缆金属护层接地方式的选择

电缆进线段是采取直埋敷设，3根电缆水平呈直线并列排列，敷设长度约350m，确定能否采用一端接地方式，应验算这段电缆运行时，其终端金属护层的正常感应电势。根据《电力工程电缆设计规范》，计算公式如下：

B相的正常感应电势：

；

A、C相的正常感应电势：

计算结果：B相的正常感应电势ESB=21·13V；

A、C相的正常感应电势ESA=ESC=26V。

据此结果，说明此段电缆可以采取一端接地的方式，各相电缆金属护层的正常感

电势，均小于50V(50V是交流系统中人体接触带电设备装置的安全允许限值)。

2·2高压电缆与避雷器的选择

增加了高压电缆进线段，对雷电侵入波的衰减作用可采用下式进行计算：

(kV，Peak)

计算结果，U2=(11.8%~24.4%)Uin。

说明经过350m电缆段，确实对雷电侵入波有良好的衰减作用。

一般110kV架空线路典型杆塔遭受雷电的设计水平，50%冲击放电电压(正极性)是700kV，从上述计算结果看，只要在线路终端塔与电缆段的连接处装设了FMO1，甚至连GIS中的避雷器都可以不装设了。当然，这只是理论计算的推导，实际上GIS早已安装完毕，其中的避雷器仍要沿用的。

2·3单芯高压电缆外护层的保护

单芯电缆的外护层(包括终端支座等)，在运行中会承受雷电波或断路器操作及系统短路时所产生的各种暂态过电压。对110kV系统，我国标准规定电缆外护层冲击耐压是37.5kV，计算电