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1、高压电缆选用导则(附录)附录A电缆线路冲击特性长度和冲击耐受电压(参考件)Al雷电冲击波在电缆线路中的传播设一电缆线路一端与架空线相连，另一端与变压器相连，如图Al所示。当雷电冲击波在电缆线路中传播时，沿电缆长度方向各点电压值并不相等。由于架空线的波阻抗比电缆大得多，考虑B点的反射波，最高电压总是发生在电缆末端B点。如进入电缆的波为单指数衰减波，当电缆长度不大,且雷击点离电缆较远时,沿电缆脉冲波幅值的衰减可以忽略不计，且只考虑电缆连接点的反射，B点的电压为UB(D=Uimexj1-(t-a12023+ana23n32exp(-c)+-鹰exp(2r)+ana23exp(w-l)trjI闻向WS
2、(Al)图Al雷电冲击波在电缆线路中的传播和折反射现象2Zz,c-。232Z2Z2 z上五式中：UB图Al中B点的电压，kVUim雷电冲击波u=uime的幅值，kVt时间，s；023一电缆线路两端的折射系数；尸12，32电缆线路两端的反射系数；Zi架空线路波阻抗，Q；Z2变压器波阻抗，C；Z1电缆线路波阻抗，;T冲击波沿电缆线路长度往返一次所需时间，US;I一一电缆线路长度，m；V冲击波沿电缆线芯的传播速度，m/PS；a冲击波陡度，kV/s；一一折反射次数；X一冲击波沿电缆芯线传播某一距离，moIz+-r/-Irr应在I2)I2)范围内。因为电缆线路进入波为一衰减波，所以只需分析I2)时4点的
3、电压，就可确定电缆线路上可能发生的最大冲击电压为将式(A2)对微分，并令dn,得InJn 邛32)(A3)时，B点冲击电压有最大值。从上述分析不难看出，当冲击波从架空线进入电缆时，其峰值将大大降低。当进入波到达变压器时，由于全反射而使波幅值增加一倍，但此时变压器受到的冲击波幅值只有架空线上冲击波的几分之一，所以在架空线与变压器间插入电缆后降低了变压器所承受的过电压。但是，如果考虑多次反射，情况就比这复杂。实际上，当反射波的波头走向架空线时，它将叠加到尚在向变压器前进的波尾部分，然后在电缆与架空线连接处冲击波又反射回向变压器,随后又在变压器处反射回架空线。这样重复往返，每次均叠加在其本身波尾上。
4、如冲击波波头走过电缆全长所需的时间小于本身波尾时间，在波尾通过电缆以前将有多次反射叠加，因此电缆和变压器承受的过电压有可能达到很高的数值。反之，如果电缆长度大于波尾长度(波尾时间乘波速)，那末电缆和变压器的承受过电压将不会超过电缆入射波的两倍或架空线上入射波的几分之一。A2电缆线路的冲击特性长度和冲击耐受电压媪=1.0由式(A2)可知，当Uim,则.(练夕.J-exp(一)/7I2/?32-exp(-ar)/A4Xn=-7rX=且n(A32)+r时，电缆中受到的冲击电压不会超过架空线上入射波幅值。因为U,联解式(A3)和式(A4),则可得一电缆长度/0。换言之，当电缆长度/等于/0时，电缆中受
5、到最大的冲击电压等于架空线上入射波幅值Uitn,这个长度/称为电缆线路的冲击特性长度。图A2电缆实际长度与其特性长度之比Ulo和UBjUim关系电缆中可能受到最大冲击电压Us卅和U油比值与电缆长度的关系，根据式(A2)和式(A3)计算所得结果如表Al和图A2所示。表Al和图A2所列的数值是根据IIOkV电缆波阻抗Zl=30,架空线波阻抗Zl=500C和变压器波阻抗Zz=8计算出来的，此时0=38mo同理可计算出220kV电缆波阻抗Z=30C架空线波阻抗Z尸350Q和变压器波阻抗Z2=8时，电缆冲击特性长度4=430m;50OkV电缆波阻抗Z=30C,架空线波阻抗Z1二280Q和变压器波阻抗Zz
6、=8时，电缆冲击特性长度4=554m表Al电缆上UMza比与电缆长度的关系电缆长度/m10020030040050075010001500UBm/Uim1.451.251.100.990.890.770.660.56达到UM时间22.535425157.5727990由图A2可见：a.当电缆实际长度小于冲击特性长度时，电缆的冲击绝缘水平必须取比系统较高值，或对电缆另加保护措施，如在电缆末端再加装一组避雷器保护。b当电缆实际长度等于冲击特性长度时，电缆的冲击绝缘水平可与系统取相同值。c.当电缆实际长度大于冲击特性长度时，电缆的冲击绝缘水平可取比系统较低值。附录B高压单芯电缆护层绝缘的保护方案(参
7、考件)Bl电缆金属护套一端互联接地，另一端接保护器(方案一)如图Bl所示，护层所受电压计算公式见表Bl。表Bl电缆金属护套一端互联接地时护层所受电压流经保护器的冲击电流保护器所受工频电压护层所受电压短路方式计算公式工频冲击2UhnUaUaKUa三相短路“A=-(Xs+Zoo-2ZoJ+C-ZOO)A、C两相短路Ua=-I(Xs-Zw)A相接地电缆头地网中短路地网外短路4=-.X,.+LrJZl+z1注：由于单相接地电流以大地为回路，所以金属护套两端将感应很高的电压s。IV加在护层和保护器上的电印除金属护套两端的感应电HJAS外，还要叠加地网电位,2当流经地网短路电流大时，后者可达极高数侑，由于
8、三相和两相短路时短路电流不以大地为回路，其感应电压很低，故护层和保护器所受工频电压取决于单相接地故障。B2电缆金属护套交叉互联，保护器Yo接线（方案二）如图B2所示，护层所受电压计算公式见表B2。图Bl电缆金属护套端互联接地图B2电缆金属护套交叉互联，保护器Yo接线表B2电缆金属护套交叉互联，保护器Yo接线护层所受电压流经保护器的冲击电流保护器所受工频电压护层所受电压短路方式计算公式工频冲击2U加Zl+ZUc或UCUc或UCKUc或KU,C三相短路ULl13-5(M+Z00-2Zo)-弓(Xy-Z0JA、C两相短路企=U(XLZoO)八相接地电缆头地网中短路,1Uc=-IZwi+.(x，+&1
9、.rC=IZ00+Riz”(X+Rjx叫+才/-叫卜卜+寺)-tR?+RZa+K2+RI地网外短路1Uc=-IZ00+za+&+凡Z口&(Xa(R1+3R(R2+3Z”,2RV一注：由于金属护套两端压降和地网的压降部分抵消，因此A相接地时，C相护层和保护器所受的工频电压要比A相高。单相接地时护层和保护器所受工频电压和接地电阻Ri、R?以及流经接地电阻的电流有关。当流经接地电阻的电流大时，工频电压可达很高数值。这种情况股出现在单电源IM外接地和多电源网内接地,此时护层和保护器所爻领电:单相接地故障，旦百端(心)和末端(g)的电压是不相等的。网内单电源时，由于大部分电流将以金属护套为回路，所以护层
10、和保护器所受电压将大大降低，此时护层和保护器所受工频电压将取决于两相接地故障。和保护器Y接线比较，由于保护器所受工频电压高，所以其残压及护层所受冲击电压随之升高。B3电缆金属护套交叉互联，保护器Y接线或接线（方案三）如图B3所示，护层所受电压计算公式见表B3。图B3电缆金属护套交叉互联，保护器Y接线表B3电缆金属护套交叉互联，保护器Y接线护层所受电压流经保护器的冲击电流保护器所受工频电压护层所受电压短路方式计算公式工频冲击2力，ZI+ZIUAC2（当保护器接线时为Uac）Uc或IrCKUAC2三相短路UC同方案二1百缶-ZOO）A、C两相短路Ue同方案二c=-2(X5-Z00)A相接地电缆头地
11、网中短路UC及Ue同方案二地网外短路U=U(Xs-Z00)注：由于保护器采用了Y接线，单相接地时，保护器所受工频电压和接地电阻以及流经接地电阻的电流无关，其值仅为两相短路电流的一半。保护器所受工频电压将由两相短路决定。由于保护器所受工频电压比方案二低得多，所以其残压及护层所受冲击电压比方案二要小得多。护层所受工频电压仍受接地电阻以及流经接地电阻的电流影响，可达很高数值。当三相绝缘接头距离较大时，为减少引线上冲击压降的有害作用，可将保护器直接跨接在绝缘接头上，即采用接法，此时保护器所受电压为Uac,但护层所受冲击电压仍为2不变。B4电缆金属护套一端互联接地加均压线（方案四）如图B4所示，护层所受
12、电压计算公式见表B4。图B4电缆金属护套端互联接地加均压线表B4电缆金属护套一端互联接地加均压线护层所受电压流经保护器的冲击电流保护器所受工频电压护层所受电压计算公式(当R在O和6IZdI之间时用内差法计算)工频冲击短路方式当R26IZdl时当R=O时2U汕UADUADKUad三相短路-g(Xs+Z00-2Z01)+Jy-(Xv-Z00)A、C两相短路Uad=-Xxs-Zqq)A相接地电缆头地网中短路以二一；(XS_ZJ,d+K+2U；l0Xs+，2R)Zl+Z1地网外短路U：D=-；(Xs-Z(I吸六(Zd-Zad)4+1+2注：均压线的存在使单相接地时护层和保护器所受工频电压与地网电位无关
13、。2由:均压线的存在，单相接地Q印也流在AD两点的感应电压只与均压线和金属护食间的面枳)(B2)t7c=-(70p)zpcB6符号说明Ua、Ub、Uc一一分别为a、B、C相电缆护套对回流线的电压，kV；,总的短路电流，kA；/2本站供给的短路电流，kA；/。一一通过回流线直接回归的接地电流，kA；lp一一回流线上感应的电压所形成的以大地为回路的循环电流，kA,“APR+R2+ZppR,R2电缆护套两端接地电阻，C;Uim沿线路传来的雷电波幅值，等于线路的50%放电电压（U5O%）;K残工比，保护器IOkA冲击电流下的残压（幅值）K=保护器2s工频耐压值（有效后）XS电缆金属护套的自感电抗，Q；
14、Zoi中相和边相金属护套的互感阻抗，。，Z01=21076wln-dZoo边相和边相金属护套的互感阻抗，Q,ZOO=2107fln-2dZd均压线的自感阻抗，Q,Zd=Rd+j201lln-rdRd均压线的电阻，;Zad均压线和电缆的互感阻抗，Q,Zad=j20-1lnd,电缆与均压线间的几何均距，m：Za交叉互联的三相电缆护套的等值阻抗，,Za=RS+JxS+Zol+Z(M)RS电缆金属护套电阻，Q;Zi电缆芯线对护套的波阻抗，,Z/吟用Zi一架空线路波阻抗，;R均压线的总泄漏电阻(不包括Rl和R2)，Q;Rp一一回流线的电阻，Q；ZAAA相电缆护套和发生接地故障A相的线芯之间以大地为回路的
15、互感阻抗，,=j2(1ln-Zba、ZCA分别为B、C相电缆护套与接地的A相的线芯之间以大地为回路的互感阻抗，Q,ZBA=Rx+j23Xiol叫ZCA=Rx+j2Xlolln4ZpA、ZpB、ZPC一一分别为回流线与a、B和C相护套之间以大地为回路的互感阻抗，C,Ze=RIl/2GXlO/In2PAgJOAZPB=Rg+j2义IOIIn告uBZpc=Rfl+J2(y10-7ln-一回流线自感阻抗，Q；ZPPR父.paR&=3fG7八大地电阻，f,C;S电缆金属护套半径，mm；%均压线半径，mm：H电缆线芯半径，mm：P回流线等值半径，mm；1电缆的长度，m；d电缆间距离，m；D地中等值电流的深度，D=94p,m；P土壤电阻率，Qm；、Db、Dc一一分别为回流线至A、B、C相电缆的间距;一一电缆主绝缘的导磁系数；r电缆主绝缘的介电系数。
