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【技术】回流线路对高压电缆线路保护层电压的影响

发布时间:2018-07-30 文章来源:本站  浏览次数:740

摘要:为了保护高压电缆线路,技术人员通常采用加装回流线的方法来降低因电磁场作用而产生的感应电压,从而避免因过强的感应电流通过金属保护层而导致电流击穿事故。文章通过详细分析高压电缆线路中电场的分布情况及薄弱点,从而探究回流线的工作原理和对高压电缆线路的保护作用。

  1、概述

  在高压电缆线路设备当中,由于中间头制作工艺不符合要求,质量不过关,导致中间头严重击穿事故时常发生,同时,高压电缆的铜屏蔽、铠装、护套被盗故障严重等原因也增加了发生危险事故的几率,为了降低因过强电磁场而造成的电流击穿事故,常常会在线路中加装回流线,抵消部分电流产生的磁通,从而起到保护电缆线路的作用。

  2、高压电缆线路中的电场情况

  高压电缆线路中的电场指的是线路当中强烈的电流通过电缆而产生的能量电场。尽管线路设备当中有一定的改善电场的设施,但由于种种原因,这些设施难以发挥最佳效果,在高压电缆线路运作过程当中,需要研究电场的分布情况和线路的架构系统,探索更好的解决方案和措施。

  2.1 电场分布情况

  高压电缆的截面包括金属导体、绝缘层、屏蔽层、外护层、垫层等,大量电缆成组敷设时,由于相互间的加热作用,降低了电缆的载流量。一方面,大截面电缆会因为集肤效应和邻近效应使得单位截面的载流量减少,规格大的电缆有时候需要考虑用两根或多根较小规格的并联电缆来代替。另一方面,大截面电缆的表面积对横截面积的比值减小使得大电缆散热能力差。若多根电缆并联使用时,应考虑各个电缆的相对位置,以降低电缆载流量的不均匀分布效应。

  当交流变电流过电缆的时候,交流变电周围会产生强烈的磁场,形成磁通和感应电动势。在金属层损耗的影响下,电压不平衡引起护层环流,不仅导致大量的电能损耗,也会引起设备故障,从而造成安全事故。

  2.2 电缆设备存在问题

  在各种因素的作用下,电路设备当中会产生各种各样的问题,增加了能量的消耗和设备的损耗,也容易引发各种意外事故的发生。

  当电缆设备负荷过大、设备线路过长,会造成电场过强,从而造成击穿,对设备本身的周围区域造成潜在的安全隐患;由于高压电缆设备硬件设施当中有不少的金属构件和电缆线,地处偏远地段的设备容易被盗窃和恶意损坏,缺乏屏蔽和保护的线路加大了危险和意外事故发生的概率;高压电缆设备当中的电缆头、中间头等设备施工工艺复杂,若施工程序不当、质量不合格,也会导致设备因瞬间电流过强而被击穿,从而造成意外事故的发生;由于部分电力企业管理不善,未能及时巡查和检修,导致电缆电线击穿事故不能被及时发现和处理,最终酿成严重后果。

  3、回流线功能简介

  为了降低高压电缆线路因人为或是客观的因素造成的损坏和意外事故的发生,技术人员一般采用加装回流线的方式降低意外事故的发生,起到保护设备和节能降损的目的。

  为保护电缆线路,在金属护套一端接地的电缆线路中,需要安装一条两端接地、沿电缆线路平行敷设的导体,这种导体称为回流线。回流线可以在发生单相接地故障时,接地短路电流通过回流线流回系统中心点,使得磁通抵消了一部分电缆导线接地电流所产生的磁通,从而降低短路故障时护套的感应电压。

  电缆金属护套采用交叉互联方式,可以将金属护套上的互感应电压限制在规定的50V以内。当线路发生单相接地故障时,接地电流不通过大地,此时金属护套相当于回流线,每根护套上将通过1/3的接地电流,每小段护套上的对地电压相当于一端接地线路装设回线的1/3,同时,电缆线路邻近的辅助电缆的感应电压也较小,因此,交叉互联的电缆线路不必再设回流线。目前,采用电缆供电的较长线路大多采用这种接线方式。

  3.1 回流线原理

  图1 回流线布置方式

  如图1所示,回流线可以在高压电缆运行产生故障时,通过回流的方式对保护层电压进行限制,降低护层损耗,保持护层的连续性。

  回流线可以通过互联接地、补偿电感等方式,采用平行布置或者是三七开布置等方式,合理安排回流线的布置位置,尽可能减低能量损耗。

  由于感应电动势和线芯电流大小、电缆长度密切相关,因此工作人员会尽可能地降低电缆长度,或者是采用特制接头盒连接电缆线芯,合理测算合适的设备配置,从而规划设计出最合适的回流线布置布局。

  3.2 回流线的作用

  当高压电缆线路遭遇故障时,短路电流通过大地回流,极高的护层感应电压便会对线路设备造成局部击穿事故,造成财产损失和人员伤亡。通过布置回流线,能够引导回路电流经回流线顺利

  返回。

  回流线的设置能够疏导强大的电压,起到阻隔和保护作用,并降低护层终端感应电压,减少环护层流,提高电缆的使用寿命,可行性很高。

  3.3 回流线的使用

  回流线的布置和使用非常讲究,施工技术复杂,有许多地方要注意,下面我们将着重研究回流线的使用和注意事项。

  3.3.1 回流线的选型和使用要求根据相关的标准和规定执行,如《电力工程电缆设计规范》等,在回流线的选用上,若某处高压电缆线路工频或冲击感应电压超过电缆护层绝缘的耐受强度时,则需要控制电缆邻近弱电线路的电气干扰强度。

  3.3.2 选用回流线时,可以分析其阻抗、两端的接地电阻是否与最大零序电流和回流线上感应电压值的范围相匹配,排列配置回流线,要尽量控制电缆正常工作时在回流线产生的损耗;设定接地回流线的截面时,要参考热稳定值等赋值,保证在电缆

  发生暂态过程或者故障时能够正常通过感应电流。

  3.3.3 接地回流线需要设置绝缘层和防护层,防止被腐蚀而失去效用。在材料的选择上要求好,也要保证材料的质量和施工工艺的正确严谨。

  3.3.4 敷设回流线可以使用平行布置或是三七开布置法(即1.7s、0.3s、0.7s分布法),由于三七开布置法较容易避免产生感应电压,也能够更好地降低能量损耗。通过经验分析,我们可以发现,在线路正常运行的情况下,三七开回流线最符合要求。

  3.3.5 回流线的接地方案包括了两端分别互联接地、交叉互联接地、单端互联接地三种主要形式,各有千秋。

  两端互联接地法适用于较短的电缆线路,方法简单,操作性强,但不能满足复杂的线路设备要求;交叉互联接地的原理是将护层分为若干小段并互相连接,通过换位而达到平衡,从而消除感应电压,适用于长电缆线路,需要很高的空间布置施工工艺;单端互联接地法取消了一个端口的直接接地点,变化形式很多,操作灵活。

  4、结语

  高压电缆线路存在很多薄弱点,无法一一克服和避免,布置回流线便成了相对较好的解决办法。技术工作人员可以通过各种方法为电缆线路布置回流线,达到消除感应电压、降低线路设备损耗的目的,从而提高高压电缆设备的安全性和稳定性。

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