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高压电缆线路护层循环电流与护层绝缘之间的关系分析
时间:2019-10-10

本文高压电缆线路护层循环电流与护层绝缘之间的关系分析主要介绍了护层循环电流理论计算,根据实际的理论计算分析我们了解了护层循环电流与护层绝缘之间的关系。中试控股推荐使用兆欧表来测试高压电缆线路,数字兆欧表主要用于检查电气设备或电气线路对地及相间的绝缘电阻性能以保证这些设备工作正常。数字兆欧表输出功率大、带载能力强,抗干扰能力强。其中数字兆欧表并采用交直流供电方式、操作简单,该数字兆欧表深受用户好评,畅销国内。

护层循环电流理论计算

高压电缆金属护层接地方式主要有单端接地和交叉互联接地。对于长电缆线路,有时也采用这两种接地方式的组合,如图1及图2所示,他们的等值电路如图3所示。

高压电缆线路护层循环电流与护层绝缘之间的关系分析

高压电缆线路护层循环电流与护层绝缘之间的关系分析

高压电缆线路护层循环电流与护层绝缘之间的关系分析

图3中E1、E2、E3分别为三相电缆芯线电流在A、B、C三相金属护套上产生的感应电势,E1’、E2’、E3”分别为三相电缆护层上的环流Is1、Is2、Is3在A、B、C三相金属护层上产生的感应电势,R1、R2为电缆护层两端接地电阻,Re为大地的漏电阻,R为金属护层的电阻,X为金属护层的自感抗。对于图3,假设电缆线路长度为L,其电压方程为:

高压电缆线路护层循环电流与护层绝缘之间的关系分析

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其中R=Rsn,Rs为单位长度电缆金属护层的电阻,Rc=Rgn,Rg为单位长度的大地的漏电阻,X=2ωIn (2Dc/Ds),Dc为金属护层以大地为回路时回路等值深度,Ds为金属护层的直径,X1=2ωln(Dc/S)为单位长度中相和边相金属护层的互感抗,X2=2ωIn(Dc/2S)为单位长度边相与边相金属护层的互感抗,Es1、Es2、Es3分别为三相金属护层上单位长度的感应电势。因电缆是平行敷设且金属护层是不交叉两端接地,故有如下感应电势计算公式:

高压电缆线路护层循环电流与护层绝缘之间的关系分析

(1)若电缆平行敷设,电缆单端接地,另一端经护层保护器接地,则相当于R1无穷大,另一端流入大地的只有电容电流,则经直接接地端流入大地的电容电流:I=ωCU

式中C是电缆线路对地电容,U是相电压,对于400mm2,llOkV交联聚乙烯绝缘电缆,C≈0.17μF/km,如果电缆长度为lOOOm,则电容电流:

I=314X0.17×10-6×1.0×110 X103=5.8(A)

此时,流经直接接地端的电流与线芯电流无关。

(2)若由于电缆护层绝缘被破坏,造成电缆的金属护层发生多点接地(如图4中的R1)。因R1为直接接地,阻值很小,故障将使金属护层中形成很大的环流。其它两相的金属护套没有形成多点接地,其环流可以不予考虑。这时不能按前述公式计算感应电势,只需考虑三相缆芯电流对故障相金属护套的感应电势所引起的环流。电缆的金属护套可视为同心的套在缆芯周围且其薄壁呈圆柱体,因其壁厚远小于其直径,故可将金属护套的自感视为零(见图4)。

此时,设三相缆芯电流分别为ia、ib、ic,介质磁导率为μ,则距离A电缆中心x处的磁感应强度Bx=μa/ (2兀X),故与护套相交链的磁通dψx=(μia/(2πx)dx,A电缆电流产生的磁通与A电缆自己护套交链ψAA在x[∈S,Db]范围中表示为:

高压电缆线路护层循环电流与护层绝缘之间的关系分析

即有A电缆金属护套的总磁通ψA=ψAA+ψBA。

高压电缆线路护层循环电流与护层绝缘之间的关系分析

将Is2=,Is3=0和Us代入图2回路电压方程,则A相金属护套环流。

Is1(R+jX+Rc)=Es

其中,x=ψL;R为金属护套直流电阻;Rc为大地的漏电阻与两点接地电阻之和,Es为金属护套的感应电势。护层故障相护层循环电流:

高压电缆线路护层循环电流与护层绝缘之间的关系分析

从上述理论分析可以得到以下结论

①对于护层绝缘良好的单端接地电缆线路,流入直接接地端的仅有电容电流,数值很小,与电缆结构尺寸有关,与电缆线芯电流无关。

②对于有护层绝缘缺陷的电缆线路,由于护层循环电流的存在,流入直接接地端的电流将上升,具体电流值与护层的接地点和接地电阻有关。对于特定的电缆线路,在外部环境没有发生变化的情况下,护层循环电流和线芯电流的比值应该是一个常数。


 

 

 

 

 

 

 

 

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