大段长高压电缆护层保护器暂态特性分析与参数优化设计

大段长高压电缆在运行时会产生过高的护层感应电压,这对电缆护层保护器的过电压防护特性提出了更高要求,因此需要针对大段长电缆护层保护器暂态特性进行分析研究。基于PSCAD仿真软件,建立了典型220 kV高压电缆线路仿真模型,得出了在短路过电压和雷击过电压情况下,高压电缆长度对护层感应电压暂态特性的影响。通过绝缘配合与能量保护相结合的方式,得到了保护器参数取值范围及电缆线路短路电流与长度的适配曲线,提出了护层保护器参数优化设计的具体方法,并进行了试验测试。测试结果表明:当电缆线路出现短路故障时,随着电缆长度的增加,护层感应电压先线性增长,随后在保护器残压阈值的限制作用下逐渐趋于"饱和"状态,现有保护器能量吸收能力难以满足大段长电缆需求;改进后的护层保护器能量吸收能力显著提升,20 k A短路电流时允许的电缆长度大幅提高,满足大段长高压电缆线路安全运行的要求。     

排列方式对降低电缆金属护层感应电压的影响分析

在进出变电站线路段,双回单芯电缆同沟敷设的情况普遍存在,在雷电冲击电压或系统发生工频短路故障时,电缆金属护层上会产生感应过电压,降低电缆寿命。比较平行排列、"品"字形排列和自主设计的集中平衡排列方式下电缆金属护层的感应电压,发现平行排列方式极易发生环流,导致线路停电;"品"字形排列方式使得三相金属护层的感应电压达到较为理想的平衡效果,但仍存在回路电压;集中平衡排列方式能有效降低电缆金属护层的感应电压,降低接地事故发生率,延长电缆使用寿命。     

110 kV电缆护层中操作过电压的暂态特性分析

近年来在110 k V电缆线路中,发生多起断路器合闸时电缆接头爆炸的事故。文中选取一发生典型接头击穿故障的电缆线路,使用PSCAD建立了该电缆线路的电磁暂态仿真模型。由于该线路中间接头击穿故障发生在电缆充电后。因此文中仿真了空载合闸时的电磁暂态过程。首先计算了电缆线路各个接头处的线芯过电压,由于空载线路电容效应,各个接头处线芯过电压逐渐升高。应用傅里叶变换对过电压进行频率分析,线芯过电压中包含较多的1~2k Hz的高频成分。其次对线路不同接头处的护层电压进行计算,可得电压最大值出现在靠近线路首端的接头护层处。与线芯过电压相比,空载合闸时的护层感应电压中含有大量的1~3 k Hz、超过10 k Hz的高频分量。最后改变护层交叉互联与单端接地的联结方式,计算可得各处护层电压出现较大变化,最大护层电压有所上升。改变2种护层联结方式的顺序后,其对应的接头护层处电压的高频成分含量也出现变化。由于大量的高压单芯电缆护层采用混合联结方式,因此文中的研究结果对优化电缆护层的配置方式具有指导意义。     

110 kV电缆线路护层接地方式及护层保护的一些措施

近年来,随着城市改造建设的加速、随着电网网架结构的改善,城区110 kV电缆线路大量投入运行.110 kV电缆线路以其设计寿命长、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了肯定.但是, 110 kv电缆线路为单芯电缆,必需考虑限制其护层感应电压,其接地方式若在设计、生产、安装、运行维护的任何一个环节出现问题,过电压均会导致电缆外护层击穿,从而形成环流、发生腐蚀,最终影响电缆线路的载流量及运行寿命.常见的110 kV电缆护层接地方式及护层保护的一些措施进行分析.     

隔离开关不完全合闸引起的电缆护层过电压分析

过电压威胁包括电缆在内的整个气体绝缘组合电器（GIS）系统的安全运行,而电缆护层的保护直接关系到供电质量,因此研究电缆护层上的过电压具有着重要的意义。为此基于ATP／EMTP电磁暂态仿真软件,以单相GIS隔离开关触头间弧光放电在电缆护层上感应出过电压为例,仿真分析了不同情况下的护层过电压。仿真结果表明,气隙击穿电压越高...     

主变空载合闸引起的电缆护层过电压分析

变压器空载合闸过程中由于电磁振荡产生过电压,若系统中存在高压电缆,电缆内部过电压耦合到电缆护层造成护层上电压较高,护层过电压与电缆布置方式和护层接地方式有关。文中针对白莲河抽水蓄能电站主变空载合闸时,电缆端部有异常放电声,并可见放电火花的现象,对主变空载合闸时系统产生的过电压进行测量,并对放电现象进行观测;同时采用ATP/EMTP软件计算空载合闸过电压耦合到电缆护层上的过电压大小。测量结果表明:空载合闸时主变侧过电压值并不大,进而计算得到放电处护层过电压最大值为21.49 kV,频率在600 kHz以内,大于过电压保护器动作电压,高频电流注入地网造成电缆支架处地电位升击穿其和护层绝缘间空气间隙。     

绝缘单芯电缆金属护层接地分析

高压单芯电缆运行过程中会在金属护层产生感应电压及环流,如果电压及环流过大将会影响到电缆线路的安全运行,本文以110 kV陆家垄电缆线路工程为例,分析电缆金属护层的合理接地方式,同时提出了电缆施工及运行过程中电缆金属护层接地故障及防范措施.     

变电所进线单芯35kV交联聚乙烯绝缘电缆护层过电压的计算和保护

阐述了 35 k V单芯交联聚乙烯 (XL PE)绝缘电缆作为变电所进线时 ,电缆护层应采取保护措施 ,以及在此种保护方式条件下 ,对冲击电压产生的护层过电压和系统短路产生的工频过电压进行了分析和计算 ,并对护层过电压保护器作了简要介绍。     

35kV单芯电力电缆金属护层的接地设计

通过在工程中35 kV单芯电力电缆金属护层的接地设计,介绍了国家规范对单芯电力电缆在设计中的要求和3种金属护层接地方式,以及金属护层感应电压产生的原理,计算不同电缆排列方式中感应电压的大小,选择合适的排列方式和接地方式;对电缆单点互联接地的非接地端应采取电压限制措施。     

500kV XLPE海底电缆线路的暂态电压及绝缘配合研究

基于舟山混联输电线路工程,应用PSCAD/EMTDC软件,建模仿真研究了500 kV交联聚乙烯海底电缆绝缘和内(绝缘)护层上的各类暂态电压和绝缘配合问题,计算了断路器合闸操作、断路器重击穿和雷电流侵入时电缆绝缘及内护层上暂态电压的分布特性,分析了短路及故障电流、电缆中间段金属护套与铠装短接、电缆接地体阻抗等对电缆内护层感应电压的影响。结果表明:操作空载线路和最大雷电流侵入在电缆绝缘上可分别产生最高850 kV的操作暂态过电压和1 230 kV雷电暂态过电压,通过在断路器上加装合闸电阻和(或)在电缆上并联合适电抗器可以有效限制操作暂态电压;单相金属性短路故障和最大雷电流侵入在电缆内护层可分别产生最高7.5 kV和11.4 kV的暂态电压,电缆中间段金属护套与铠装短接方式可减小电缆内护层上约1/3的暂态电压,而电缆两端三相集中接地体的阻抗对电缆内护层上暂态电压的影响可忽略,各种暂态下电缆绝缘和内护层的绝缘配合满足500 kV电缆的相关标准要求。     

基于EMTP仿真平台的超高压电缆操作过电压特性及其影响研究

随着330 kV超高压电缆在西北电网的应用,暴露出电缆过电压特性方面仍存在诸多亟待解决的问题。首先在电磁暂态仿真（EMTP）平台建立典型的超高压电缆过电压仿真模型,对架空线和电缆线路中过电压的幅值变化研究对比,结果表明电缆线路的过电压幅值整体低于架空线路。然后应用模域回路理论对过电压的传播特性与主导频率特性进行分析,结果表明相同条件下,电缆线路操作过电压主导频率相对较低,传播模电压衰减严重,从而影响了过电压的最大值。仿真结果证明超高压电缆在形成操作过电压的同时,会导致下一级出线电缆送电端电压的稳定性受到影响。     

高压单芯电缆单相接地故障护套过电压特性仿真分析

高压单芯电力电缆在敷设过程中,为了限制感应电压、增加单段电缆长度、减少中间接头数量,金属护套层往往采用交叉互联接地.若电力电缆发生单相接地故障,在交叉互联点会感应出较高的过电压,影响电缆使用寿命.对此利用电磁暂态软件EMTP,研究了在单相接地故障情况下高压单芯电缆金属护套过电压特性,分析了电缆整体排列方式、接地电阻、负荷性质、交叉互联各小段电缆长度以及混合排列方式对金属护套过电压的影响程度.研究结果表明:电缆整体排列方式、交叉互联各小段电缆长度和混合排列方式对金属护套过电压的影响较大;接地电阻和负荷性质对感应过电压的影响较小.     

海南联网工程500kV交流海底电缆雷电侵入波过电压研究

海底电缆雷电侵入波过电压问题对于南方主网与海南电网联网工程的设计、运行和管理具有重要影响。基于EMTP/ATP软件,对海南联网工程进线段架空线遭受雷电绕击及反击时海底电缆的过电压水平进行了计算分析,得到了该工程500 kV海底电缆的雷电耐受电压值,提出了提高电缆安全裕度的措施和建议。研究成果可为海底电缆雷电冲击水平的确定及电缆设计、运行提供参考。     

广东—海南500 kV海底电缆输电系统电磁暂态研究

海南联网工程是中国第一个500kV超高压、长距离、较大容量的跨海联网工程,也是继加拿大本土与温哥华岛交流跨海联网工程之后、世界上第二个同类工程。文章研究了广东—海南500 kV海底电缆输电系统的电磁暂态问题,主要包括电缆参数、工频过电压、单相重合闸过程中的潜供电流和恢复电压、工频谐振过电压、操作过电压等,并在此基础上分析了500 kV海底电缆可选择的绝缘水平,为国内500 kV海底电缆输电工程的建设提供了依据。     

Switching surge overvoltages on the feeding system of a MAGLEV train

This paper investigates switching surge overvoltages due to a section switchgear between coils and a feeding cable, and surge overvoltages due to a ground fault in the feeding cable. The maximum overvoltage due to switchgear closing is about 25 kV on the coil and 15 kV on the cable sheath. The coil overvoltage becomes greater as a source voltage reaches its peak. The overvoltages due to switchgear breaking is dependent on the breaking current and they reach 115 kV on the coil and 15 kV on the cable sheath when the current is 50 A. The fault surge overvoltage is about 24 kV on the coil which is smaller than the switching overvoltage. On the other hand, the cable sheath overvoltage reaches 32 kV, which is the largest among various overvoltages investigated in this paper, and could result in sheath insulation breakdown. The coil overvoltage due to current breaking by a section switchgear may cause coil insulation breakdown when the breaking current is large. Both the coil and sheath overvoltages can be controlled to less than the insulation level by arresters. © 1998 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, (4): 58–66, 1998     

高压单芯电缆金属护套感应电压仿真计算及最大允许敷设长度研究

提高电力电缆的敷设长度,可以减少中间接头数量,提高系统供电可靠性。文中从高压单芯电缆电气制约、运输制约和敷设制约三方面探究了延长高压单芯电缆最大允许敷设长度的可能性。还分析了,当电缆长度增加,发生雷电过电压入侵和单相接地故障时,金属护套感应过电压的变化情况。研究表明:感应电压允许值为300 V时,感应电压不再是限制电缆敷设长度的主要因素。最后在金属护套感应电压仿真计算、电缆盘公路运输和电缆敷设牵引力计算的基础上,对某变电站电缆线路提出敷设建议。     

随桥电缆-架空混合线路的电缆护套过电压特性仿真分析

随桥电缆作为跨海输电系统的重要组成部分,其安全稳定运行对于整个输电系统的可靠性有重要影响。论文以舟岱大桥220 kV随桥电缆工程为研究对象,考虑架空线路的影响,基于PSCAD/EMTDC暂态仿真软件建立了随桥电缆-架空混合线路的仿真模型,对雷击故障和操作故障下的电缆护套过电压特性进行了研究。结果表明：雷击架空线路时,护套过电压幅值随击距的减小而增大,随杆塔接地电阻的增大而增大,过电压幅值最高可达到46.4 kV;单相接地故障下,接地相角为90° 时护套过电压最严重,过电压幅值最高可达到15.9 kV;非全相操作故障下,电缆护套过电压幅值受故障距离的影响不大,两相断线的护套过电压比单相断线更严重。研究工作为随桥电缆-架空混合线路的绝缘配合设计提供了参考依据。     

500 kV交流海底电缆过电压保护与绝缘配合研究

海底电缆造价昂贵、施工检修较为复杂,一旦出现故障,后果严重。而过电压导致的绝缘老化和绝缘击穿是造成电缆故障的重要因素,因此有必要对海底电缆的过电压进行研究。基于镇海—舟山500 kV交流海底电缆工程,建立海底电缆过电压ATP仿真计算模型,对海底电缆系统的暂时过电压、操作过电压和雷电过电压进行了分析和计算,给出了保护措施,并基于计算结果研究了海底电缆的绝缘配合。