Page 156 - 电力与能源2021年第一期

1 5 0 陈 涛, 等: 110kV 电缆终端与 GIS壳体放电分析与处理

合闸相角有随机性, 合闸时相位角处于操作过电 Z sc - α
(
U s = U ab 1- ε ) ( 2 )
压较大位置, 则两者之间产生电位差也越大。当 Z sc+Z cs
两个因素综合作用时, 导致的电位差大于空气的 Z c+Z cb +Z c+Z cs
α=C )( ) ( 3 )
击穿电压, 电缆终端与 GIS 壳体之间会发生放电 ( Z c+Z cb Z sc+Z cs
——— GIS 的断路器切合过电压沿电缆导
式中 E 1
现象。等价电路如图 6 所示。
———气体绝缘母线的导体
GIS设备壳体与直连的电缆之间的连接形态 体进行波幅值, kV ; Z cb
———气体绝缘母线的护层
如图 5 所示。 与护层间波阻抗, Ω ; Z cs
, ———气体绝缘母线和
与大地间波阻抗, Ω ; L 1 L 2
电缆的各自接地线感抗, Ω ; C ———两护层间的杂
散电容, F 。
然而实际中较难测定具体参数。目前已有的
测试结果, 主要为日本报道过 66kV 及以上电压
等级单芯电缆线路的系列实际测试, 现摘要部分
结果如下。
( 1 ) 对于 66~275kV 电缆未设置护层电压
限制器情况, 自 20 世纪 80 年代起先后进行过 10
次及以 上 测 试, 在 额 定 电 压 等 级 为 66 , 154 , 275
)
图 5 连接形态 kV 时, 电缆线路金属套对地暂态过电压( U s 测
试结果如表 3 所示。
表 3 电缆线路金属套对地暂态过电压 kV
电缆线路金属套 国内标准外护层
额定电压
对地暂态过电压 等冲击耐压
66 45.6 37.5
154 100.0~219.0 47.5
275 90.0~246.0 72.5
由表 3 可知, 试验结果显示均已超过电缆外
护层绝缘耐压水平。
( 2 ) 66~275kV 电缆直连 GIS 终端的绝缘
筒, 在额定电压等级为 66 , 154 , 275kV 时, 绝缘
筒间过电压( U ab 测试结果如表 4 所示。
)
图 6 等价电路
表 4 绝缘筒间过电压 kV
电缆直连 GIS 终端的绝缘筒, 因断路器切合
JEC3402 ( 日) 标准 GIS终端
时产生操作过电压, 具有 20 MHz高频衰减震荡 额定电压 绝缘筒间过电压 绝缘筒耐压
波和波头长 0.1 μ s陡度的特征。该行波沿电缆 66 44.9 40
导体浸入, 在金属层感生暂态过电压。单芯电缆 77 52.4 40
154 104.4 50
的外护层等部位, 在运行中承受可能的暂态过电
275 186.6 65
压, 若作用幅值超过这些部位的耐压标准时, 则可
由表 4 可知, 试验结果显示均超过耐压值, 若
能出现空气击穿放电。 在电缆终端与 GIS 壳体之间并联0.03 μ F 电容或
电缆终端与 GIS 壳体之间( 即绝缘筒间) 过
护层电压限制器, 则测得不超过 6~14kV 。
)、 电缆金属对地过电压( U s 的表达式为
)
电压( U ab
4 故障处理
L 2 Z cs L 1 Z cs
+
L 2 +Z cs L 1 +Z cs
U ab =2E 1 根据 GB / T50217 — 2018 《 电 力 工 程 电 缆 设
Z c+Z cb + L 2 Z cs + L 1 Z cs 计规范》 4.1.13 中规定:“ 35kV 及以上 GIS 终端
L 2 +Z cs L 1 +Z cs
( 1 ) 的绝缘筒上, 宜跨接护层电压限制器或电容器”。