[发明专利]一种大段长高压电缆护层保护器参数设计方法

权利要求书

1.一种大段长高压电缆护层保护器参数设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：确定护层保护器额定电压、起始动作电压、残压和方波通流容量的取值范围；

第二步：计算在最大能量吸收能力一定时短路电流与电缆长度的关系曲线，由此计算在一定短路电流情况下所允许的最大电缆长度值，判断能量吸收能力是否满足大段长电缆要求；

第三步：如果能量吸收能力不能满足大段长电缆要求，则提高通流能力。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述确定护层保护器额定电压、起始动作电压的取值范围包括：

计算额定电压Ur与起始动作电压U_1mA

U_r＝U_p/K (1)

式(1)中，U_p为短路事故中电缆感应电压最大值；K为护层保护器工频电压配合系数。

3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述确定残压的取值范围包括：

根据起始动作电压取值范围和残压比得到残压的取值范围，起始动作电压、残压比与残压之间的计算公式为：

在式(4)中，Kr为残压比，U_res为残压，U_1mA为起始动作电压。

4.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述确定方波通流容量的取值范围包括：

根据不同电压等级确定相应的护层保护器方波通流容量值。

5.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述计算在最大能量吸收能力一定时短路电流与电缆长度的关系曲线包括：

计算护层保护器吸收能量W：

式(5)中，工频短路电流从t₁到t₂的持续时间为高压断路器动作反应时间，在雷电流直击线路情况下从t₁到t₂为单次雷击流的持续时间，u(t)为护层保护器电压，i(t)为流过护层保护器的电流；

计算护层保护器最大能量吸收能力：

E_m＝U_resI_mt (6)

式(6)中U_res为护层保护器标称放电电流下的残压，Im为2ms方波通流能力，t为方波通流时间；

计算短路情况下电缆护层感应电压与电缆长度的关系：

式(3)中，U为电缆护层感应电压；R为接地电阻；R_g为大地电阻；r_s为电缆金属护层半径；L为电缆长度；De为地中电流穿透深度，I_F为单相接地故障电流；

根据式(3)(5)(6)得到在最大能量吸收能力一定时，短路电流I与电缆长度L的关系曲线：

6.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述提高通流能力包括以下三种方式之一：

a)额定电压不变，提高通流能力；

b)通流能力不变，提高额定电压；

c)额定电压与通流能力同时提高。