高压单芯电缆金属护套过电压的研究

摘要

110kV及以上电缆为单芯结构，为了限制金属护套上的工频感应电压及环流，电缆线路往往采用金属护套单端接地或金属护套交叉换位互联接地。但当大气过电压或内部过电压的入侵电缆本体时，在金属护套上产生的过电压可能超过其外护层的绝缘水平，击穿外护层。电缆故障的测寻、定点和修复均较困难，停电检修造成的电量损失较大。因此，为限制金属护套上的过电压，常在金属护套不接地端和交叉互联的绝缘接头处装设护层保护器。 但在实际运行中，护层保护器由于受潮等原因经常发生故障，花费大量的人力、物力进行维护和检修。实际上，电缆护层保护器的配置是否合理以及所选用的参数是否适当，并没有深入的理论研究和分析。本文利用ATP电磁暂态计算程序，对侵入电缆系统的雷电过电压和操作过电压进行了仿真计算：详细研究了计算所用的各种模型及参数，对侵入电缆导体和金属护套的雷电过电压在不接地(包括单端接地和交叉互联接地方式)的电缆金属护套以及绝缘隔板两端的过电压进行了计算；详细讨论了各种因素对电缆护套雷电过电压的影响；对电缆系统中可能存在的操作过电压进行了仿真计算；并在实际线路上进行了冲击试验。 经过仿真计算，当雷电过电压侵入电缆导体时，应在不接地的金属护套上装设护层保护器，大地电阻率、冲击接地电阻对金属护套的过电压影响不大，而电缆的结构、外护套材料、电缆长度以及入波波形对金属护套过电压有较大的影响；当雷电过电压直接侵入电缆金属护套时，只需在第一个不接地的金属护套上装设护层保护器，电缆的结构、外护套材料、大地电阻率对金属护套过电压的影响不大，冲击接地电阻、电缆长度以对金属护套过电压有较大的影响；当只存在操作过电压时，可不加护层保护器。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1论文的研究背景

1.1.2论文研究意义

1.2高压单芯电缆结构及接地方式

1.2.1高压单芯电缆结构

1.2.2单芯电缆的接地方式

1.3论文研究内容

第二章及仿真计算相关元件模型介绍

2.1 ATP-EMTP软件介绍

2.2元件模型介绍

2.2.1护层保护器及避雷器

2.2.2电缆及架空线路

2.2.3过电压侵入波

2.2.4杆塔及冲击接地电阻

2.2.5变压器

第三章雷电过电压入侵电缆导体时金属护套的过电压

3.1引言

3.2雷电波侵入金属护套单端接地的电缆导体时金属护套的过电压

3.2.1金属护套首端接地

3.2.2电金属护套末端接地

3.2.3金属护套首端经保护器接地

3.3雷电波侵入金属护套交叉互联的电缆导体时金属护套的过电压

3.3.1金属护套交叉互联过电压的仿真计算

3.3.2在护套绝缘接头处加护层保护器时的护套过电压

3.4电缆参数对金属护套过电压的影响

3.4.1电缆结构

3.4.2大地电阻率对电缆护套雷电过电压的影响

3.4.3不同外护层材料的护套过电压

3.5各种外部因素对金属护套过电压的影响

3.5.1侵入波波形

3.5.2冲击接地电阻

3.5.3电缆长度

3.5.4负荷的大小及性质

3.6小结

第四章雷电过电压直接入侵电缆护套时的过电压

4.1引言

4.2首端接地金属护套过电压的仿真计算

4.3交叉互联两端接地金属护套过电压的仿真计算

4.4各种因素对金属护套过电压的影响

4.4.1不同截面电缆的护套过电压

4.4.2电源波形不同对护套过电压的影响

4.4.3冲击接地电阻的影响

4.4.4电缆长度的影响

4.5小结

第五章操作过电压在电缆金属护套上产生的过电压

5.1引言

5.2合闸空载线路引起的电缆金属护套过电压

5.3单相接地引起的电缆金属护套过电压

5.4三相甩负荷引起的电缆金属护套过电压

5.5小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢