[发明专利]一种大段长高压电缆护层保护器参数设计方法

说明书

本发明提供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：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；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；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。本发明优点在于：1)参数设计方法简便有效，可以根据不同的电压等级与电缆长度进行相应的参数设计；2)安全可靠性高，参数设计结合了绝缘配合与能量吸收原则，使护层保护器可靠动作，保障了线路运行安全；3)可以广泛应用于高压电缆线路的接地保护系统。

技术领域

本发明属于输变电设备技术领域，具体涉及一种大段长高压电缆护层保护器参数设计方法。

背景技术

高压电缆是城市输配电系统的重要组成部分，近年来随着城市电网的快速发展，高压电力电缆的敷设长度不断增长。高压电缆接头是电缆线路运行最薄弱的环节，数量众多的接头显著增加了工程造价成本，同时还增大了电缆线路的安全隐患。提高单段电缆的长度，在一定程度上可以减少接头数量、节约工程成本、降低故障率、提高工程质量。因此，大段长高压电缆得到了越来越广泛的应用。

大段长高压电缆在运行时会产生过高的护层感应电压，在短路过电压或雷击过电压的情况下尤为明显，对电缆线路的安全运行造成了严重威胁，因而需要通过护层保护器对电缆金属护层的感应电压进行限制。在单端接地的电缆线路中，可以在不接地端安装护层保护器来限制感应电压。在交叉互联的电缆线路中，可以在绝缘接头处安装护层保护器来限制感应电压的大小。护层保护器额定电压过低会导致动作频繁而减少使用寿命，额定电压过高则会降低保护效果，不利于线路过电压保护。

传统护层保护器参数主要依据绝缘配合来设计，然而在大段长电缆运行过程中，经常因为产生的能量超过护层保护器吸收能力导致护层保护器严重发热甚至爆炸，危害电缆线路正常运行，能量吸收能力是衡量护层保护器性能的重要指标，因此护层保护器设计必须考虑其能量吸收能力。大段长电缆护层保护器选型对线路安全运行有非常重要的影响，需要设计合适的护层保护器参数。

发明内容

本发明提供了一种基于绝缘配合与能量吸收相结合的大段长高压电缆护层保护器参数设计方法。

本发明通过以下技术方案实现：

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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，确定方波通流容量的取值范围包括：