学文网摘要： 在10～35kV电力系统中，电缆都为三芯结构，而在高速铁路10KV电力系统中，电缆都为单芯结构，本文分析了单芯电缆金属护层产生的感应电压过高及形成环流的原理，并采用一端金属护层直接接地，另一端金属护层经护层保护器接地的方法避免了电压过高及形成环流。单芯电缆各相之间相互不干扰，能提高供电可靠性，缩短电缆检修时间，方便电缆检修维护。
Abstract： In power system of 10 ~ 35kV, cables are three core structure, while in the power system of 10KV of high-speed railway, cables are the single core structure. This paper analyzed inductive voltage which was too high generated by metal protective layer of single core cable and the theory of forming circulation. The paper provided a method which metal protective layer of one end directly grounded, and another end grounded after sheath protector, which avoided the voltage which was too high and the formation of circulation. The single core cable does not interfere with each other, which can improve reliability of the power supply, shorten time of repairing cable and conveniently maintain cable.
关键词： 单芯电缆；护层保护器；环流；过电压
Key words： single core cable; sheath protector; circulation; overvoltage
中***分类号：TM7 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）02-0200-02
0引言
单芯高压电缆常因金属护套过电压引起电缆外护层击穿损坏，为了降低护套对地过电压，避免外护层击穿，使用限压装置，即护层保护器，保证电缆可靠运行。电缆护层保护器经历了火花间隙、碳化硅阀片护层保护器、金属氧化物护层保护器的演变历史，近年来，由于原料配方和制造工艺等的改进，国产金属氧化物护层保护器的性能正在逐渐改善，与国外随电缆进口的许多护层保护器性能相比，水平已经达到甚至超过其性能。单芯电力电缆护层过电压保护技术用于防止雷电过电压和内部过电压造成电缆金属护层多点接地故障产生。电缆护层保护器降低了护套对地过电压，确保护层绝缘不被过电压击穿，避免形成环流，保证电缆大容量可靠输电。
1单芯电缆过电压产生原理
10kV及以上三芯电缆由于是三芯同时通过电流，电流也基本上保持平衡，可以认为电缆保护层上电流是零，而单芯电缆的导线与金属护套的关系，可以看作一个变压器的初级绕组与次级绕组，如***1所示：当电流通过时，其周围产生的一部分磁力线将与金属护套交链，使护套产生感应电压，感应电压的大小与电缆的长度和流过导线的电流成正比。
如式1所示：
Es=ω・L・I・S（公式1）
其中，ω=2πf；L――电缆金属护套电感；I――流过电缆电流；S――电缆长度。
电缆护套感应电压的大小与电缆的长度和流过导线的电流成正比。若电缆很长时，护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度，***路发生短路故障、遭受操作过电压或雷电冲击时，屏蔽上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。8.7/15kV单芯交联聚乙烯绝缘钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆金属护套的感应电压如表1所示。
2环流形成原理
如果单芯电缆两端金属护套同时接地，如***2所示，在金属护套上就会形成环形电流，导体和金属护套同时发热使得电缆绝缘老化，同时降低了绝缘等级，造成电缆寿命减少。因此应采用***3形式：一端接地，一端用护层保护器（箱）接地的形式运行，这样当护层的电压达到一定值时，护层保护器（箱）瞬间动作，释放电流，达到安全运行的要求。
3护层保护器的应用
如***4、***5所示为郑西线护层保护器外形及安装在箱变内电缆终端上的护层保护器，护层保护器电气参数如表2所示。
在合宁线现场试验表明，单组合式电缆护层保护器与屏蔽型可分离连接器（电缆终端）配套使用时，必须选用绝缘性屏蔽型可分离连接器（如***6所示），而不能选用直通型屏蔽型可分离连接器（如***7所示）。两种连接器关键区别在电缆终端的应力锥上，直通型屏蔽型可分离连接器的应力锥半导体部分与电缆的半导体部分是相连的，如***7所示，如果经过护层保护器接地（电压达到2.8KV才会启动），电缆外铠通过电缆半导体层经过电缆终端外护套与大地存在电势差，电缆终端头很快就会被烧毁，因此必须选用绝缘性屏蔽型可分离连接器，它的应力锥为全绝缘型。
4结束语
在10KV单芯全电缆线路中，电缆长度超过500米时，一端直接接地，另一端通过护层保护器接地，可以有效的防止雷电过电压和内部过电压造成电缆金属护层多点接地故障，确保护层绝缘不被过电压击穿，同时避免形成环流，避免电缆过热，增加电缆使用寿命，节约电能。
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