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高壓單芯電纜回流線的作用

時間:2020-01-22 16:34      來源:未知   瀏覽量:

高壓單芯電纜回流線的作用

一、回流線的作用

高壓單芯電纜的截面一般由金屬導體、導體屏蔽層、絕緣層、絕緣屏蔽層、墊層、金屬護套和外護層等組成。在電纜長度和線芯截面積較大情況下,尤其是系統發生短路故障時,感應電勢可能達到很大數值,危及人身安全甚至造成電纜運行事故。為了降低金屬護層的感應過電壓,《電力工程電纜設計規范》規定了金屬護層的互聯接地方式:電纜金屬護層兩端直接接地、電纜金屬護層交叉互聯、電纜金屬護層單點接地。

根據規程,線路不長且線路的正常感應電勢最大值滿足要求時,可采取單點接地;當線路較長時,單點接地無法滿足要求時,低壓電纜可采用兩端直接接地,否則采取交叉互聯接地。對于帶回流線的單點接地方式,規程就回流線的選型、布置和接線方式并未做出具體說明。為此本文通過等效電路圖和算例說明回流線的作用,通過公式推導,對是否增設回流線進行判斷,并對回流線的選型和布置做出說明。

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二、公式推導

添加回流線的系統簡圖,如圖1所示。由于兩相和三相短路時短路電流不以大地為回路,回流的路徑較近,短路電流在金屬護套上的感應電壓就比較小,而且護套不接地端的對地電壓也不受地網接地電阻的影響,因此護套及保護器所受最高電壓一般出現在電網單相接地故障時(特別是當短路電流較大或地網接地電阻較大時)。以下分三種情況,進行分析:

高壓單芯電纜回流線的作用、選型和布置

 

(1)無回流線情況下:

A相發生單相接地時,單相短路回路電流經過大地返回D點。等效電路圖如下圖所示:

高壓單芯電纜回流線的作用、選型和布置

 

(2)有回流線,但回流線與電源中性線接地的地網未連通的情況下:

接地電流以回流線或金屬護套為回路,等效電路圖如下圖所示:

高壓單芯電纜回流線的作用、選型和布置

 

(3)回流線與電源中性線接地的地網連通的情況下:

接地電流一部分以大地為回路,另一部分以回流線或金屬層護套為回路。等效電路圖如下圖所示:

高壓單芯電纜回流線的作用、選型和布置

 

三、算例分析

《***110kV電纜工程》設計施工條件:

高壓單芯電纜回流線的作用、選型和布置

 

 

通過計算,可以看出在單相接地故障情況下,不設回流線時的過電壓值達到了24.86。如此高的過電壓是電纜護層絕緣及保護器所無法承受的。在布置有回流線的情況下,感應電壓則下降到了1.23,效果十分明顯。

四、回流線選型及布置

通過前面的分析,是否需要添加回流線應根據公式(1)的計算結果判斷:如果感應電壓超過保護器的承受范圍,則需要加回流線;反之則不加。

對于回流線型號的選擇,通過(2)式可以看出,回流線電阻在感應電壓中占有相當的比重,所以在進行回流線導體的選擇時,其導體的電阻值要小于回流線自然接地電阻的1/30。通過計算分析,回流線上的電壓相對較低,一般其絕緣等級可按10配置?;亓骶€的截面則應按流過電纜的系統短路電流進行選擇和熱穩定校驗。當電纜,并非直埋成排管敷設而是在隧道、溝道中,則金屬支架接地的連接線就具有一定程度的回流線功能。

回流線的布置要滿足《電力工程電纜設計規范》的要求,在三相電纜之間按“三七開”布置并兩端接地。此外經過對等效電路圖的分析,可知要使回流線真正發揮作用,必須保證:(1)回流線一端和電纜的金屬護套的可靠連接;(2)回流線另一端和變壓器中性點間的可靠連接。這兩點在施工過程中要格外留意。

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