高压单芯电力电缆金属护套环流分析及限制
ＬｏＷ ｃＡＲＢｏＮ Ｗ０ＲＬＤ ２ｏｌ３，９ 能源・电力 高压单芯＿电力电缆金属护套环流分析及限制 吴昊，何园丁，游世良（ＩＮ）ｉｌ电力设计咨询有限责任公司，四川成都６１００１６） 【摘 要】高压单芯电力电缆金属护套环流会影响电缆线路的输送能力和运行寿命。本文根据单芯电力电缆环流计算模型，对金属护套环流进 行计算，分析论证了电缆金属护套产生环流的原因。通过某局一条刚投运的２２０ｋＶ电缆线路金属环流过大而进行的治理的案例，提出在工程 中限制金属护套环流的措施。 【关键词】电力电缆；金属护套；环流；交叉互联 【中图分类号】ＴＭ２４７ 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１３）１８—００３３—０３ 刖舌 随着负荷的快速增长。要求输电线路输送容量越来越大． 输电回路数也越来越多，城网输电选用大截面电缆趋向势在 必然。高压和超高压单芯电缆需要使ｘＬＰＥ型电缆能预防外 部水分侵入，它一般具有径向金属层构造．而维持电缆安全运 行，需要使电缆金属层至少有一处接地。这样．三相交流系统 中由单芯电缆组成的线路．为使正常运行中电缆金属护套对 接地点的感应电势不超过安全容许限值．就需要采取恰当的 金属护套接地方式ｌｌｌ。在电缆线路较长的情况下，往往不得不 采取金属护套交叉互联接地。线路很长还会含多个交叉互联 单元，而每一交叉互联单元内的三个区段，若长度相同且单位 长度阻抗一样时。理论上金属层不致产生环流 由于设计施工等原因．高压单芯电缆金属环流过大的情 况时有发生。较大的环流不仅造成巨大的损耗。还将影响电缆 线路的输送能力和运行寿命目。本文对产生金属护套环流的原 因进行了深入剖析和计算，结合实际工程中发生的一起电缆 金属护套环流过大的情况，提出了减小电缆金属护套环流的 方法，为今后的工程设计提供参考和借鉴。 １环流计算分析 通常情况下．长距离高压单芯电力电缆的接地方式为交 叉互联接地。当三相电流平衡、段长相等、电缆对称布置时，三 段电缆感应电压幅值相等，相角差１２０。，见图１（ａ）。图１中 Ａ１Ｂ２Ｃ３、Ｂ１Ｃ２Ａ３和Ｃ Ａ２Ｂ３三段电缆金属护套两端电压为零，回 路中感应电流为零。 （Ｑ）感直电压平衡（Ｉｏ）幅值 化 （ｃ）相角变化 图１交叉互联感应电压向量图 当电缆段长、三相电流、布置方式发生改变时．将导致三 段电缆金属护套上感应电压幅值或相角变化．合成感应电压 不再为零，见图１（ｂ、ｃ），在金属护套中产生感应电流咧。 为直观了解电缆布置方式、三相电流不平衡及电缆段长 不一致对护套环流的影响．下面以ＹＪＬＷ０２１２７／２２０２０００型电 缆为例，计算金属护套环流，计算暂不考虑回路接地电阻及双 回路的相互影响 １．１三相电缆布置方式对环流的影响 若交叉互联单元三段电缆等长，且３根单芯电缆配置呈 正三角形，或水平排列但全长电缆按相序有效换位。由于其各 相金属层阻抗均等，可实现环流为零。然而．高压大截面电缆 需要考虑热伸缩效应，以蛇形方式敷设．若三根电缆配置成紧 靠品字形，施工敷设则较为困难，且品字形排列的电缆层间距 离较大，则会限值隧道中敷设电缆的回路数。所以，在许多情 况下，电缆在隧道中的排列方式采用水平排列。而水平排列的 电缆由于单位长度的阻抗不相等．在金属护套上必然会产生 环流。设电缆段长Ｌｌ＝Ｌ２＝ｋ＝５００ｍ，相间距离Ｓ＝２５０ｍｍ，在不 同负荷电流下，金属护套环流计算值见表１。 表１水平布置方式下的环流计算值 Ｉ（Ａ） Ｉｓ（Ａ） ３００ ４２．３ ３５０ ４９．３ ４ｏｏ ５６．４ ４５０ ６３．４ 由表１可知，不同负荷电流的情况下，金属护套环流最大 值超过了线芯电流的１０％．水平排列布置方式对金属环流有 明显的影响 上述计算结果还表明．除电缆排列方式对电缆环流有明 显影响外，金属护套环流还与线芯电流成正比。为此，随着输 电容量和电压等级的提高．为减小护套环流，对三段电缆布置 方式的提出了更高的要求。 １．２段长不一致对环流的影响 在实际工程中，可能由于电缆路径中的障碍物、电缆接头 井的位置变化或是土建通道施工中某段电缆路径发生变化等 原因．造成交叉互联单元内三段电缆段长出现较大差异。为了 便于对比，笔者在首先假设其中两段电缆长度相等Ｌ１＝Ｌ２： ５００ｍ．另一段电缆 长度变化时，对电缆金属护套环流进行 了计算，电缆线芯电流取４００Ａ，计算值见表２～３。 表２正三角形布置方式下的环流计算值 Ｌｏ（ｍ） Ｉ曼＾（Ａ） Ｉ蛆（Ａ） Ｉｓｃ（Ａ） ４０ｏ ２８．５ ２８．５ ２８．５ ４５０ ｌ３．８ ｌ３．８ １３ ８ ４９０ ２．７ ２．７ ２．７ ５５０ １２．９ １２ ９ １２．９ 表３水平布置方式下的环流计算值 Ｌｏ（ｍ） Ｉ蚰（Ａ） ＩｓＢ（Ａ） Ｉｓｃ（Ａ） ４００ ７２．８ ７３．８ ３６．５ ４５０ ６２ｌ８ ６３ ２ ４６．７ ４９０ ５７－３ ５７．４ ５４．５ ５５０ ５３．８ ５３．５ ６５．５ 由表２、３可知，段长对金属护套环流有明显的影响，
段长 能源・电力 ＬｏＷ ＣＡＲＢｏＮ ＷＯＲＬＤ ２０１３，９ 差异越大，金属环流值越大，在工程设计时应严格控制交叉五 联单元内三段电缆长度的差值；同时从计算结果看，水平布置 的电缆段长差异对环流的影响程度更大 １－３三相电流不平衡对环流的影响 在输电线路工程中，由于每相线路阻抗的不同，相导线不 对称排列或者三相负荷的不均匀分布．就会造成三相电流不 平衡。对于高压单芯电缆线路。由于电缆金属外护套的屏蔽作 用．三相电缆的不对称排列方式对三相负荷电流的不平衡影 响较小．三相不平衡主要由不对称负荷引起 为研究三相不平 衡负荷电流对电缆金属护套环流的影响．下面设交叉互联单 元电缆段长Ｌｌ＝ｋ：Ｌ３，相间距离Ｓ＝２５０ｍｍ，三相电缆品字形排 列，在不平衡电流下，金属护套环流计算值见表４。 表４兰相负荷电流不平衡下的环流计算值 ＩＡ＝３５０（Ａ） ＩＡ＝３５０（Ａ） ＩＡ＝３５０（Ａ） 荷电流 ＩＢ＝３６０（Ａ） Ｉ￣＝３８０（Ａ） ＩＢ－４００（Ａ） Ｉｃ＝３７０（Ａ） Ｉｃ＝４００（Ａ） Ｉｃ－４５０（Ａ） 环流Ｉｓ（Ａ） ５．７７ １４．５ ２８．９ 由表４的计算结果可知。三相负荷电流不平衡会使电缆金 属护套出现环流，负荷电流不平衡度越大，金属环流值越大。 ２ ２２０ｋＶ电缆线路金属护套环流测试 某局新建成投运一条２２０ｋＶ双回电缆线路路径长约 ３．５ｋｉｎ，每相电缆总共分为６段，形成两个交叉互联单元。电缆 型号为ＹＪＬＷ０２—１２７／２２０—２０００ 该线路投运时安装了金属护 套接地环流监测装置，某局运行人员在２０１２年３月２日和４ 日对投入运行的一条２２０ｋＶ双回电缆线路的金属护套环流进 行了测试，发现金属护套环流较大，如袁５～７为实测数据。 表５线金属护套环流实测值 测试时间：２Ｏ１２．３．２ １１：Ｏ０～１２：０５ 负荷电流：Ａ相：３８５ ５Ａ Ｂ相：４３５．４Ａ Ｃ相：３８４Ａ 同轴电缆 连片 接头序号 Ａ Ｂ Ｃ Ａ—Ｃ Ｂ—Ａ Ｃ—Ｂ ＧＩＳ终端－ｆｉ－￣ １８．１ １９－３ ２２．４ ， ， ， １＃ ２７．５ １８．９ １３．６ ， ／ ｜ ２＃ ｌ３．５ ２５．７ １７．８ ／ ｜ ／ ３＃ ２８．５ ５５ １３ ， ， ／ ４＃ ６６．】 ９５ ３ ５６．９ ２２．８ ５３．６ ５６．７ ５ ４８．７ ４９．４ ８８．６ ５２ ８ １７．６ ４９．８ ＧＩＳ终端接地 ５１ １６．５ ４６．１ ， ／ ， 表６金属护套环流实测值 测试时问：２０１２．３．２ １７：０（６－１８：Ｏ０ 荷电流：Ａ相：３５０．３Ａ Ｂ相：３８５．５Ａ Ｃ相：３５９．１Ａ 同轴电缆 连片 接头芽专 Ａ Ｂ Ｃ Ａ—Ｃ Ｂ—Ａ Ｃ—Ｂ ＧＩＳ终端接地 ６．２ １３．７ １３ ／ ／ ， ｌ＃ １３ １１ ８．５ ， ， ／ ２＃ １８ ２３ １９ ／ ／ ／ ３＃ ３０ ５０．６ １２．２ ， ／ ， ４群 ５８．８ ８７．７ ５１．Ｉ ２ｌ ４７．２ ４９．２ ５＃ ４１．５ ４２ ７７Ｉ８ ４３．２ １６４ ４２．５ ＧＩＳ终端接地 ４３．５ １８．５ ４３．９ ， ／ ， 现场测试表明，各段电缆外护套绝缘良好．各个交叉互联 箱内的交叉互联换位接线正确，因此可以排除外护套破损、换 位接线错误等原因造成环流较大的可能性。 核对电缆设计资料及施工敷设记录发现．在４～６段电缆 形成的交叉互联单元路径上，其中一段电缆与另外两端电缆 表７金属护套环流实测值 测试时间：２０１２．３．４ １ｌ：Ｏ０～１２：Ｏ０ 负荷电流：Ａ相：３１３Ａ Ｂ相：３４５Ａ Ｃ相：３０９Ａ 同轴电缆 连片 接头序号 Ａ Ｂ Ｃ Ａ—Ｃ Ｂ—Ａ Ｃ—Ｂ ＧＩＳ终端接地 ５盘 ｌ２．７ ９ ， ／ ／ １＃ ９ １０ ８ ／ ／ ／ ２＃ ２１ １９ ２０ ， ， ／ ３＃ ３ｌ ４０ １４ ， ， ， ４＃ ５７ ８３ ４９ ２２０ ４５．０ ４５．０ ５＃ ３７ ６ ３８．８ ７０ １ ３３．８ １５．８ ３７．８ ＧＩＳ终端接地 ３６．７ １６．８ ３７．１ ／ ， ， 长度差别较大，达ｌＯＯｍ左右；三相电缆采用水平排列方式，未 对三相电缆进行全线换位；同时负荷电流三相不平衡度较大。 通过上节的金属护套环流计算分析可以看出．在同一交叉互 联单元里的电缆的段长差异、电缆每相的排列方式以及负荷 电流的不平衡都是使电缆金属层环流较大的主要原因。在实 际电缆线路工程上的测量结果与计算分析非常一致。 表８金属护套环流计算值 ＩＡ＝３８５．５（Ａ） ＩＡ＝３５０．３（Ａ） Ｉ ＝３１３（Ａ） 荷电流 ＩＢ＝４３５．４（Ａ） ＩＢ＝３８５．５（Ａ） ＩＢ＝３４５（Ａ） Ｉｃ＝３８４（Ａ） Ｉ￣３５９．１（Ａ） Ｉｃ＝３０９（Ａ） Ｉｓ＾（Ａ） ３０ ２５．６ ２３ ７ Ｉｌ娟（Ａ） ３０ ２６．４ ２３ ４ Ｉｓｃ（Ａ） １８ ｌ５．５ １４ 从表８的实际计算结果可以看出．计算结果与实测结果 存在一定差异，这是因为影响感应电流的因素较多．金属回路 电阻因素对计算结果的影响很大．如果能采用有效的方法准 确测量电缆接地电阻、交叉互联处的电阻．计算结果将会更接 近准确值。此外，不同回路电缆间的相互影响，以及对地电容 电流．也会增大金属护套环流。 为减小金属护套环流．可采用金属护套接地前串入适当 阻值的电阻或在交叉互联连接线填设电抗线圈的方法．但电 抗线圈的基本参数不易确定，引入电阻或电抗后导致单相短 路时金属护套分流系数的降低，对通信干扰等其它计算有一 定影响。实际工程中，为减小曹家寺一梓潼２２０ｋＶ ７，Ｌ回电缆线 路的４～６段电缆的护套环流，采取了改变接地方式的办法．即 将原来的交叉互联接地全部改为单端直接接地．在这样的接 地方式下，金属护套环流只包含了电容电流分量．其值较小． 满足运行要求。 ３结论 （１）一个交叉互联单元三段电缆段长不一致、电缆采用非 对称的排列方式以及负荷电流的三相不平衡均会导致金属护 套环流的明显增加。对于输送容量较大的２２０ｋＶ电缆线路．为 减小交叉互联单元内金属护套环流，对三段电缆段长、布置方 式的一致程度提出了更高的要求 为此建议２２０ｋＶ电缆使用 敷设时尽量使用正三角形布置方式、并保证三段电缆布置方 式一致，同时严格控制三段电缆长度的差值，尽量不超过５％。 在无法满足上述条件的情况下，建议将金属护套交叉互联接 地方式改为单端接地方式 （２）金属护套交叉互联接地时，电缆金属护套的环流等于 电容电流与感应电流的矢量和，计算模型较为复杂．影响因素 较多，如电缆敷设方式、电缆结构、负荷电流大小、接地电阻、
110kV电力电缆感应电压分析及控制
110kV电力电缆感应电压分析及控制
城市要发展，电力要先行。随着生产力的发展、城市化进程的加快，生产生活对供电可靠性的要求越来越高。电力电缆由于其占地省、供电可靠、有利于美化城市等诸多优点，在电力系统中占比越来越大，很多城市电缆化率越来越高，有些城市甚至实现了全电缆线路供，电力电缆的可靠运行直接影响整个电网的可靠供电。110kV电力电缆由于其电压等级较高，且为了便于运输和现场施工，一般采用单芯电缆，单芯电缆由于其结构特点，投入运行后其金属护套上会产生感应电压，本文主要就110kV电缆感应电压产生的原理及金属护套的接地方式进行分析讨论。
标签： 110kV电缆;感应电压;接地方式
单芯是指在一个绝缘层内只有一路导体。当电压超过35kV时，大多数采用单芯电缆，它的线芯与金属屏蔽层的关系，可看作一个变压器的初级绕组中线圈与铁芯的关系。当单芯电缆线芯通过电流时就会有磁力线交链铝包或金属屏蔽层，使它的两端出现感应电压。因单芯电缆金属护层与芯线中交流电流产生的磁力线相铰链，使其两端出现较高的感应电压，因此要求护层有良好的绝缘，同时要求电缆金属护套接地可靠。当单芯电缆过马路或者是过墙时应穿管保护，应用的这种保护管应该是非磁性材料的金属管或非金属管。
一、110kV电力电缆在运行中的感应电压
110kV电力电缆在三相交流电网中运行时，当电缆导体中有电流通过时，导体电流产生的一部分磁通与金属护套相交链，与导体平行的金属护套中必然产生纵向感应电压，产生的感应电压数值与电缆排列中心距离和金属护套平均半径之比的对数成正比，并且与导体负荷电流，频率以及电缆的长度成正比。在等边三角形排列的线路中，三相感应电压相等;在水平排列线路中，边相的感应电压较中相感应电压高。
在实际的运行过程中，如果把110kV电力电缆两端金属护套直接接地，护套中的感应电压将产生以大地为回路的循环电流，此电流大小与电缆线芯中负荷电流大小密切相关，同时，还与间距等因素有关。循环电流致使金属护套因产生损耗而发热，将降低电缆的输送容量;如果采取金属护套单端接地，另一端对地绝缘，护套中没有电流流过，但是感应电压与电缆长度成正比，当电缆线路较长时过高的感应电压可能危及人身安全，并可能导致设备事故。因此必须妥善处理金属护套感应电压。电缆运行规程规定，单芯电缆金属护套感应电压不得超过50V。
110kV高压单芯电缆线路金属护套接地方式
110kV高压单芯电缆线路金属护套接地方式
110kV高压电缆线路护套必须接地运行，并且考虑限制其护套感应电压，文章讲解其不同的接地方式和原理，以便运行人员更好地巡查、维护和消缺，以免造成高压电缆过电压导致电缆外护层击穿，从而形成环流和腐蚀，最终影响电缆线路物载流量、运行寿命及人身安全。
标签：电缆护套不接地危害；护套接地方式；中点接地方式；交叉互联接地方式
近年来，随着城市改造建设的加快，110kV高压电缆线路大量投入运行，并且大量110kV高压电缆线路敷设在人群密集区，其运行的安全性倍感重要。《电力安全规程》规定：电气设备非带电的金属外壳都要接地，因此电缆的金属屏蔽层都要接地。通常35kV及以下电压等级的电缆都采用两端接地方式，按照GB50217-1994《电力工程电缆设计规程》的要求，35kV及以下电压等级的电缆基本上为三芯电缆，在正常运行中，流过三个线芯的电流总和为零，在金属屏蔽层两端基本上没有感应电压，所以采用两端接地不会有感应电流流过金属屏蔽层，两端就基本上没有感应电压，所以两端接地后不会有感应电流流过金属屏蔽层。但是当电压超过35kV时，大多数采用单芯电缆，单芯电缆的线芯与金属屏蔽的关系，可看作一个变压器的初级绕组。当单芯电缆线芯通过电流时就会有磁力线交链金属屏蔽层，使它的两端出现感应电压，感应电压的大小与电缆线路的长度和流过导体的电流成正比，高压电缆很长时，护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度，在线路发生短路故障、遭受操作过电压或雷电冲击时，屏蔽上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。
此时，如果仍将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地，则铝包或金属屏蔽层将会出现很大的环流，其值可达线芯电流的50%～95%，形成损耗，使铝包或金属屏蔽层发热，这不仅浪费了大量电能，而且降低了电缆的载流量，并加速了电缆绝缘老化，因此单芯电缆不应两端接地。个别情况（如短电缆或轻载运行时）方可将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地。
单芯电缆金属护套接地方式比较分析
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单芯电缆金属护套接地方式比较分析
杨 杰 ，周承启 ，王 磊
（１．乌鲁木齐电业局，新疆乌鲁木齐８３００１１；２．珠海供电局，广东珠海５１９０００；
３．华北电力大学电气与电子工程学院．河北保定０７１００３）
摘要：１１０ ｋＶ电力电缆以其设计寿命长、受外界自然条件影响小、日常维护工作量相对较小、不影响城市景观 等优点得到广泛使用。但是，１１０ ｋＶ电力电缆是单芯电缆，必需考虑其金属护套上的环流问题。针对金属护套上 的环流问题，对常见的１１０ ｋＶ单芯电缆金属护套接地方式进行分析，对比各种接地方式的优缺点．根据实际情况 选择合理的金属护套接地方式。 关键词：单芯电力电缆；金属护套；环流：接地方式 中图分类号：ＴＭ２４７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３—７５９８（２０１１）０２—００４８—０４
Ｏ 引言
随着我国电网改造的深入，由于电力电缆受外
界因素ｆ风雨雷电等）影响小，传输电能稳定，供电可
靠率高，占地面积小，对市容环境影响小，且发生事
故不易危及人身安全，现代电能传输中大量的架空
线路被电力电缆取代 。当然，电力电缆被敷设在
地下，直埋或置于排管井及廊道内，运行维护方面较
为困难，正确使用电力电缆是降低工程投资、保证安
全可靠供电的重要条件。在城市配电网络中。应用最
广的是１０ ｋＶ电力电缆，一般使用交联聚乙烯铠装三
芯电缆，而ｊ芯电缆都采用两端接地方式，因为在电
缆正常运行中，流过３个线芯的电流相量和为零，在
电缆铜屏蔽层及金属铠装层两端基本上没有感应电
压， 芯电缆铜屏蔽及金属铠装两端一般只需直接
接地即可。由于单芯电缆（３５—１１０ ｋｖ）内部构造不同
于 芯电缆，因此金属护套的接地方式和三芯电缆
有所不同 ｊ。为了说明单芯电力电缆金属护套常见
接地方式的优缺点，针对单芯电力电缆金属护套的４
高压电力电缆外护套电气绝缘特性检验的研究与分析
高压电力电缆外护套电气绝缘特性检验的研究与分析
摘要：高压电缆外护套位于电缆的最外层，具有机械保护和电气绝缘功能。为防火安全起见，电力公司变电站高压输入电缆(通常位于变电站第一竖井段)采用 b 型束阻燃电缆。在电缆系统的正常运行过程中，由于地下水位高等原因，阻燃电缆不可避免地要长时间浸泡在水中。在此基础上，本文对高压电力电缆护套电气绝缘特性的试验研究，以供参考。
关键词：高压；电力电缆外护套；电气绝缘特性检验；研究与分析
引言
当电缆金属护套上感应电压过大时，电缆护层保护器应在超过电缆外护套的绝缘水平之前进行可靠动作。基于电缆外护套的绝缘水平随着时间推移会逐渐下降，电力电缆外护层选择时，其动电压应该尽量低于运行中的电缆外护套的工频耐受电压。
1高压电力电缆外护套的简述与重要性描述
高压电缆外护套是电缆的最外层，对保证电缆的正常运行至关重要。一旦外护套损坏，一方面会损坏金属护套和电缆的接地系统，导致金属护套的多点接地产生循环，降低电缆线路的传输容量，同时导致电缆发热，另一方面，损坏部分的水分和湿气侵入受腐蚀的金属，威胁电缆护套的长期运行安全，严重影响电缆寿命。外护套是电缆的最外层，由聚氯乙烯和聚乙烯制成。高压电缆结构中外护套的主要作用是: 1机械保护作用。电缆敷设环境，常伴有潮湿、腐蚀性物质和白蚁侵蚀。对于带有金属护套的电缆，如波纹铝护套，最外层护套的设计是为了保护金属护套不受周围材料的腐蚀。2绝缘。大部分110kv 以上的高压电缆都是单芯电缆。由于电缆运行时导体电流的电磁感应，在金属护套(护套和屏蔽层，下同)上产生感应电压。为了避免金属护套感应电压的循环，降低电缆的载流能力，除了金属护套的连接外，电缆外护套必须具有良好的绝缘性能，使金属护套与地绝缘。如果电缆外护套损坏，电缆金属护套的环流将增大，电缆的传输容量将减小。2高压电力电缆外护套电气绝缘特性的分类和指标
2.1分类
（1）交联聚乙烯性能。XLPE电绝缘性能参数优越,经过高分子交联后成为热固性材料,机械性能和耐热性好。近20年来,已成为我国中、高压电力电缆的主导品种,可适用于6～330kV的各个电压等级,采用惰性气体干法化学交联的XLPE电压等级可达500kV级。目前,相同截面的1kV级XLPE电缆比PVC电缆载流量约提高1/4,价格约高出1/3,绝缘厚度更薄,质量更轻,两者的性价比已相差不大。低压XLPE电缆自20世纪90年代中期投入应用以来,发展迅速,目前已与PVC电缆各占市场一半份额。XLPE电缆也具有结构简单、制造方便、比重轻、敷设方便、耐腐蚀、做终端和中间接头较简便等特点。比PVC电缆耐低温性能好,绝缘层硬度和强度比PVC绝缘大,剥离难度大。XLPE电缆不含卤素,不阻燃,燃烧时不会产生大量毒气及烟雾,若添加阻燃剂,会使机械及电气性能下降。可采用辐照工艺提高耐温至125～135℃,并提高机械及电气性能。对紫外线照射较敏感,因此通常采用聚氯乙烯做外护套材料,在露天环境下长期经强烈阳光照射时应采取覆盖遮荫措施。XLPE电缆宜采取防止水树形成的干式交联和内、外导电与绝缘层三层共挤的防水构造,特别对于6kV及以上的重要回路和水下敷设时。（2）氯丁橡胶、丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶性能。氯丁橡胶、丁腈橡胶电绝缘性能差,不适合做电缆绝缘材料,但氯丁橡胶耐油、耐候性好且阻燃,丁腈橡胶耐油、耐磨,适合作为有相应要求的电缆护套。氯磺化聚乙烯橡胶耐氧、耐臭氧、耐磨,阻燃性和色安定性好,可制成不同鲜艳色的电缆外护套。
单芯高压电力电缆外护套故障分析及预防
２００６年第２期 ２０ｏ６ Ｎｕｍｂｅｒ２ 湖北水力发电 ＨＵＢⅡＷＡｎ Ｐ（）ＷＥＲ 总第６４期 Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．６４
单芯高压电力电缆外护套故障分析及预防
／ 贺智涛 （广州供电局，广东广州５１０３１０）
摘要通过对运行中单芯高压电缆外护套故障的调查和分析，提出应采取的对策及在停电状态下的检测方法。 关键词高压电缆外护套故障
ｌ前言 目前各大电网、发电企业采用高压电力电缆出线， 电缆运行维护水平逐渐被重视。如何保障出线电缆的 完好，降低事故率，防止出现有电送不出的局面发生， 已成为电力行业迫切需要解决的问题。２００３年广州 电缆管理所发现的沙角Ｃ厂５００ ｋＶ充油电缆被白蚁 侵蚀至漏油失压，导致机组发电无法送出去的故障最 为典型。目前运行维护的工作重点多放在防外力破坏 的方面，忽略了对外护层的绝缘监督和接地保护器的 性能检查。电力电缆外护套是保护电缆的第１道防 线，其完好与否，对电缆的使用寿命关系重大。本文拟 通过对部分地区运行中高压电缆外护套故障情况的调 查和分析，说明其现状，以引起重视。 ２电缆外护套的作用 外护套位于电缆最外层，多采用聚氯乙烯（ＰＶＣ） 或聚乙烯（ＰＥ）材料，单芯高压电缆的典型结构如图１。 铜导体 导体屏蔽 主绝缘 绝缘屏蔽 波纹铝护套 外护套
图１单芯高压电缆截面图 外护套在高压电缆结构中的主要作用有二： （１）保护作用。电缆的敷设环境，经常伴有水份、 腐蚀性物质以及白蚁的侵蚀。对于有金属护套的电 缆，位于电缆最外层的外护套是为保护金属护套（如波 纹铝护套）免受周围物质的腐蚀设计的。而对于没有 金属护套的电缆，外护套就直接起到对主绝缘的保护 和密封作用。 （２）绝缘作用。１１０ ｋＶ以上电压等级的电力电缆， 绝大部分采用单芯结构。单芯电缆的导线与金属护套 的关系，相当于１：１的变压器的初级绕组与次级绕组。 由于电缆运行时导体电流产生的磁力线一部分与铝护 套交联，在金属护层（护套和屏蔽层，下同）上产生感应 电动势，当护层有两点直接接地，相当于单匝变压器次 级绕组短接，理论上护层将产生一个与线芯交流电流 同数量级的循环电流。实际上，由于内阻及漏磁等因 素，护套环流的数值约为负荷电流的２０％～３０％，并 与电缆长度成正比。环流会在金属护套上产生较大的 环流损耗，影响电缆的载流量。常言道：小数怕累计， 对于发电厂而言，如果损失在出线上，电缆的设计寿命 长达３０ ａ，经济效益将会大打折扣。同时由此产生的 热效应还会影响电缆的运行安全。高压交联电缆多采 用铝护套，其抗腐蚀性能较差，在ＰＶＣ外护套失去保 护作用后，铝护套在接地电流的作用下会逐渐腐蚀，导 致护层氧化，从而构成电缆长期运行中的一个隐患。 如果水分通过此创口进入电缆，在高电压交流电场作 用下，水分子经过长时间往复运行去冲击主绝缘，形成 水树枝，进而危及电缆的主绝缘，直致绝缘击穿，发生 事故。图２是运行中高压电缆外护套受腐蚀的情形。 为避免感应电压在金属护层上形成环流降低电缆的载 流量，除在金属护层连接上采取相应措施外，电缆的外 护套必须具有良好的绝缘性能，使金属护层对地绝缘。 图２是１９９９年发现深圳南山热电厂高压电缆外护套 白蚁侵蚀情形，４回路电缆全部有问题，短短几百ｍ电 缆伤痕累累，暴露出经过长期运行护套损伤造成的电 缆设备缺陷，已开始威胁到电缆线路的运行安全，建议 用户尽快更换出线电缆。 ２００４年２月８ １３配合市政进行广州大桥隧道修 建，进行杨箕站至Ｔ结房段电缆（谭杨金天线）迁改过 程中，为调查蚁情，回收的短短１５０ ｍ电缆共有６４点 白蚁咬穿的点（图３）。该电缆投产约１１ ａ，发现护层绝
影响高压单芯电缆载流量的主要因素分析
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影响高压单芯电缆载流量的主要因素分析
作者：李健慧
来源：《城市建设理论研究》2012年第36期
摘要影响高压单芯电力电缆载流量的因素很多，本文从设计和使用的角度考虑，主要分析电缆本体以及敷设环境对载流量的影响，确定影响因素和载流量的关系，找出提高传输容量的方法。
关键词影响 电缆 载流量 因素
中图分类号： TM247文献标识码：A 文章编号：
1．概述：
随着城市电力网的发展，城网中高压电缆线路日益增多，成为城网输送电能的主角。电缆的持续允许载流量是选择电缆截面和控制电缆输送容量的重要依据，在电缆设计和运行中是重点考虑的的因素。但由于受材料规格的差异、施工质量的好坏，以及运行条件变化等因素影响，使电缆载流量存在不确定性。
由于施工质量涉及面较广、过程也较复杂，变数太多，将另文叙述。本文从设计和使用的角度考虑，主要分析电缆本体以及敷设环境对载流量的影响，找出提高传输容量的方法。
2．影响载流量的主要因素分析：
2.1电缆本体的影响：
对于高压单芯电缆，主要由线芯、绝缘体、护套等基本结构组成，因此，降低这些材料的电能损耗，可有效提高载流量。
2.1.1导电线芯损耗影响
线芯损耗主要受导体材质和线芯电阻影响。为了提高传输容量，一方面必须减少导体的杂质，提高纯度，或采用高电导率的材料。另一方面，可增大线芯截面，从而降低导体的电阻；但线芯截面的增大，除了成本会增加外，电缆的外径也会增大，重量和弯曲半径也会增大，给生产和施工增加了难度。为此，对于必须采用大截面的电缆，如800、1000mm2以上的时候，可采用分裂导体的方法克服趋表效应造成的电阻增大。
2.1.2介质损耗的影响： 龙源期刊网
110kV单芯高压电缆护套环流抑制措施
110kV单芯高压电缆护套环流抑制措施
郑光禄;张涛
【摘 要】110 kV单芯高压电缆护套环流的产生危及电网系统安全运行.为此,需采用行之有效的措施对环流加以抑制.采用 ATP仿真软件对电抗器抑制方法进行系统仿真,并根据系统继电保护要求对电抗器进行电磁参数和动热稳定设计、试制、试运行.电抗器方法的使用在国内尚属首次.计算及试运行的结果表明:该方法抑制环流效果明显.局限性:当三相不平衡时,电抗器不能补偿相位.本方法对单芯高压电缆护套环流问题的处理具有实用、推广意义.%The generation of the ring current in
110 kV single core high voltage cable sheath endangers the safe operation
of the power network system. Therefore, effective measures should be
adopted to restrain the ring current. ATP simulation software is used to
simulate the reactor's suppression method, and the electromagnetic
parameters and dynamic thermal stability design, development and trial
operation of the reactor are designed according to the requirements of the
power network relay protection. The use of the reactor in China is the first
time. The results show that the effect of this method is obvious by the
10KV单相电力电缆屏蔽层的感应电压和环流
10KV单相电力电缆屏蔽层的感应电压和环流
作者：王媛
来源：《大陆桥视野·下》2017年第10期
【摘 要】10kV单芯电缆两端接地感应电压与环流导致电缆故障问题，是配电电缆工作者多年困惑的问题。分析10kV电缆故障，直接原因是金属屏蔽层接地方式选择不当，根本原因是设计规范中没有具体对这些问题做出明确的指引和规定。
【关键词】单芯电缆；环流；接地方式；感应电压
引言
分析了10kV单相电力电缆因金属屏蔽层中环流引起的故障。给出了几种常见敷设方式下单相电缆金属屏蔽层感应电压的幅值计算公式，计算结果与实测值较为吻合。提出了电缆安全运行的建议。
一、故障与事故
10kV乙线过流I段跳闸，经检测东湖站10kV乙线电缆有故障，A、B相对地绝缘电阻为零。找到故障点后，没有发现被外力破坏的痕迹，排除中间接头放电和外力破坏引起故障原因。该段电缆属直埋敷设，甲线与乙线均采用单芯电缆，6条电缆水平排列，间距很小且没有相间隔板。乙线A相烧损严重，线芯外露、B线烧损较严重，从挖开的电缆沟来看，电缆沟沙很黑很臭，上面还有两条排污管，现场还看到排污管还有滴漏现象，且电缆沟没有采取防渗措施，使电缆长期受到污水侵蚀。乙变电所变压器出口电缆出现异常，两根电缆带电运行不足两天即出现主变端屏蔽层接地软铜辫接地处过热冒烟。当时金属屏蔽层两端接地，每根负荷～200A，改为单端接地后再投入运行，发热现象消失。
二、故障原因分析
事故中电缆金属屏蔽层虽已改为单端接地，但仍将其判断为金属屏蔽层中的环流所致：①事故发生处有尖锐的焊渣使电缆外护套绝缘受损，造成屏蔽层多点接地，并为红外测温异常所证实，环流经接触电阻造成高温；②18根电缆（其中5根为新换）按预试规程进行金属屏蔽层10kV直流耐压试验，两根没通过。
（一）乙线其中一相电缆应该存在一个“隐患点” 该点可能是制作过程中存在的一个气泡或一个小孔，也有可能是运输、施工等过程中造成的一点损伤（由于电缆毁坏严重，已无法判断），导致电缆绝缘层受潮，电缆绝缘性能降低，长期受污水渗入电缆里面导致电缆放电。随着该点电缆放电时间增加，最后把最近的乙线另一相电缆也放电击伤，导致相间短路接地，引起线路跳闸。
电缆金属护层环流的计算探究
电缆金属护层环流的计算探究
摘要：文章以电缆技术护层环流的计算为研究对象，首先对电缆金属护层环流计算理论进行了简单介绍，并结合实例，对该理论进行了验证。随后分析了金属护套环流影响因素，最后提出了一些金属护套环流计算及环流限制措施，希望能够为相关研究提供一定的参考。
关键词：电缆；金属护层；环流计算
前言：在电缆输电运行的过程中，如果自身金属护套环流超标，将会对电缆的载流量造成严重地影响，加速电缆绝缘老化，还好导致金属护套持续发热，导致金属护套周围的绝缘器具的绝缘性被严重削弱，影响电缆输电运行安全。因此有必要加强对电缆技术护层环流计算的研究，将环流影响控制在合理范围内，这对保障电缆输电安全稳定运行有着重要的意义。
1.
电缆金属护层环流计算理论分析
1.
反应环流计算
一般情况下，在单端接地电缆系统中，金属护层不存在环流。而在交叉互联接地系统中，由于系统两端都处于接地状态，因此能够形成一个完整回路，最终在回路中产生环流。在实际进行交叉互联接地系统环流计算时，我们可以以系统等值电路为依据，获得网孔流方程。关于电缆金属屏蔽层阻抗，我们可以查找电缆参数表，通过计算获得。电路中的各相感应电压，我们也可以参考《城市电力电缆线路设计计算规定》（ ）中公式，通过计算获得。最后再讲获得的数值代入上述方程之中，在 的帮助下，计算得出各网孔实际电流数值。
1. 电缆金属护层回路阻抗计算
在电缆金属护层中，如果可以忽略较小的集肤效应与邻近效应的影响，并作出如下假设：电缆长度为 ，金属护层电阻为 ，单位长度大地漏电阻为 ,单位长度电缆金属护层直流电阻为 ，那么关于金属护层电阻计算，可采用以下公式： 。关于大地电阻 计算，则采用以下公式： 。
针对电缆金属护层自感 的计算，可采用以下公式： 。在该公式中， 代表的是角频率， 代表的是以大地为回路的金属护层等值深度， 则代表的是电缆金属护层的直径。
此外，值得注意的是，针对电缆金属护层互感，应分以下两种情形考虑：一是中间相感抗为 ，则有 ；二是边相感抗为 ，则有 。在上述两个公式中的 代表的是相邻电缆中心线的间距。
高压XLPE电缆金属护套环流的计算分析
浙江电力 ＺＨＥＪＩＡＮＧ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ ２００８年第３期
高压ＸＬＰＥ电缆金属护套环流的计算分析
Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎ Ｍｅｔａｌｌｉｃ Ｓｈｅａｔｈ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅ ＸＬＰＥ Ｃａｂｌｅｓ
黄宏新 ，何 建 ，罗进圣 ，陈小林 ，成永红 （１．杭州市电力局，杭州３１０００９；２．西安交通大学，西安７１００４９）
摘要：分析高压ＸＬＰＥ电缆金属护套中环流的组成，介绍了电缆金属护套中电容电流、感应电势、 感应电流的计算模型，比较了典型１１０ ｋＶ、２２０ ｋＶ高压电缆在单端接地和交叉互联接地两种接地方 式下电缆金属护套环流的计算和实测结果，讨论了金属护套环流计算结果的影响因素。 关键词：ＸＬＰＥ电缆；金属护套；电容电流；感应电流；环流 中图分类号：ＴＭ２４７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００７—１８８１（２００８）０３—００６０—０３
高压交联聚乙烯绝缘电缆（ＸＬＰＥ）在正常 运行情况下，电缆金属护套上会产生环流。 金属护套环流包含电容电流和感应电流两个 组成部分。当金属护套环流过大时，不仅会 导致电缆主绝缘和护套绝缘的加速老化，降 低电缆的使用寿命，而且会影响电缆的载流 量【１ 】。因此，定量计算和研究高压ＸＬＰＥ电 缆金属护套环流对保障电缆的正常运行具有 重要意义。 １计算的理论模型
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式中：，棚、厶、 为Ａ、Ｂ、Ｃ三相电缆单位长
三相电缆的相电压； 为角频率；Ｃ为单位 容电流回路的等效电路不同，所以计算模型 也不相同。对于单端接地情况，各单位长度 段电缆电容电流是并联关系，总电流应为各 单位长度电容电流之和，所以单端接地情况 下金属护套中流过的电容电流为单位长度电 容电流与电缆长度的乘积。 对于交叉互联情况，根据等效电路给出 了图１所示的电容电流计算图。假设Ｋ点为 电缆中任意一点，Ｍ点与Ｓ点均为电缆金属 护套的接地点，电容电流将会根据ＫＭ段阻抗 与ＫＳ段阻抗，按照并联关系进行分配电流， 其等效电路如图１（ｂ）所示，ＫＭ段和Ｋｓ段的 电容电流分别为：