王真理 张忠豪
金华电力设计院 321000
摘要：本文就高压电缆护层保护器的选择进行分析和探讨，以期为同行提供一些参考。
关键词：保护器；连接方式；选择
引言
保护器在正常工作条件下应成较高的电阻（此时流过保护器的电流应为微安级），以保证电缆在护套单点接互联接地的状态下工作。当雷击过电压或操作过电压波进入时，不接地端的护套出现很高的冲击过电压，这时保护器应呈现较小的电阻，使过电压电流较容易经保护器流入大地，而保护器自身不应损坏，这时不接地一段的护套电压由于保护器通过电流而下降到保护器的残压。当然保护器的残压应小于外护层的冲击击穿电压，这样保护器才能起到保护外护层不被击穿的作用。
1保护器连接方式选择
由于本工程采用交叉互联接地，所以在电缆的绝缘接头处互层保护器可采用星形连接或三角形连接。
当保护器作三角形接法时，虽然绝缘接头两侧只跨接一只保护器，但在工频过电压时保护器阀片的两极和大地之间均有较高的电压，这就需要加强阀片两极的尺寸和成本。
星形接线中性点可接地也可不接地，不接地连接时，在绝缘接头两侧的护套之间串接了两只保护器，因此绝缘接头要承受二倍保护器的残压加上保护器连接线上的压降。在实际工程中，互联装置不对称，中性点和大地不是同电位，中性点是有电流通过的，所以可以减少行波的影响。这样的话，当电缆线路出现两端或任一端的接地电阻较大时，单相接地故障电流有可能通过保护器而把它烧坏，但是保护器阀片烧坏后很容易加以更换。如果中性点不接地就需要加强阀片对地的绝缘。因此交叉互联电缆线路用的保护器一般是用星形中性点接地的接线方式。
2保护器参数选择
（1）确定交叉互联电缆不加保护器护层冲击过电压、通流容量
在无保护器的交叉互联线路中，护层所受的冲击电压将达到很大的数值，根据国内外实测，护层过电压可达到首端电压的30%-65%，所以设置保护器时非常必要的。图1为波一次折射等值电路。
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由此可知雷击过电压远大于电缆护层的击穿电压37.5kV，必须要加保护器。
根据DL401-91第7.7.2条对操作过电压作用下保护器通流容量的规定：在操作过电压作用下，流经保护器的电流有两个阶段，即换算到8/20波形的和持续2~3ms 的方波电流。保护器应具有释放内过电压能量的通流能力。
（2）交叉互联金属护套工频感应电压的计算
保护器的采用解决了护层绝缘冲击过电压的保护问题，到那时必须注意皆有保护器后，系统发生工频短路时都会有工频电压作用在电缆护层的保护器上。在工频电压作用下，保护器就会有工频电流流过。不难理解，通过保护器工频电流的大小除了和加在保护器上的工频电压有关外，还和保护器在工频电压下呈现的电阻有关，即和保护器的残压和非线性特此那个有关。显然，保护器在通过这一工频电流时不应损坏。
通过对本工程的感应过电压的计算得出，护层和保护器所受最高电压一般出现在电网发生单相接地时，特别是是当短路电流大或地网接地电阻大时，此值可达极高的数值，保护器在这一电压作用下往往因为流过工频电流太大而致损坏。
（3）保护器参数设计
根据DL401-91选择保护器的原则：保护器应能通过最大冲击电流累计20次而不损坏。
1）额定电压和动作电压
系统短路时，工频短路电流流过电缆线芯，电缆金属护套不接地端会产生较高的工频感应电压。兼顾护层保护器的工频过电压耐受能力和起始动作电压（），护层保护器额定电压，为短路事故中电缆出现的工频电压最大值；K为保护器工频电压耦合系数。保护器的额定电压直接关系到保护特性和可靠性；保护器的额定电压越高，其工频耐受时间特性越好，动作次数越少，使用寿命越长。根据电缆护套耐受能力和保护器动作情况的不同，K值取值1.1-1.3。K越大，保护水平越低，对电缆外护套过电压的保护越有利。一旦电缆金属护套出现较高的过电压，保护器会牺牲自己以达到保护电缆金属护套的目的。
电缆的外护套的绝缘水平逐渐下降，选取保护器的起始动作电压应低于运行中电缆外护套的工频耐受电压。但当保护器的而定电压和起始动作电压取值偏小，保护器会因工频耐受能力较差、动作频繁而大幅度缩短其正常使用寿命。
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2）残压
根据DL401-91选择保护器的原则：保护器通过最大冲击电流时的残压乘以1.4 后，应低于电缆护层绝缘的冲击耐压值。
护层保护器通过最大冲击电流的残压乘以1.4后，应低于电缆护层的冲击耐压值。保护器的残压越低，限制的电位越低，对保护电缆外护套不受过电压破坏越有利。实际积累电缆运行经验和现场试验结果表明：电缆投运后，由于环境影响电缆外护套绝缘水平快速下降，护层保护器应参考电缆外护套的实际冲击耐受电压选择残压，尽量选择较低残压。但较低的残压容易导致护层保护器工频耐压水平较低，从而发生击穿。保护器的额定电压、起始动作电压是相互关联的、相互制约的关系。不考虑压比时，保护器的额定电压越高越好，残压也就越高。
3）保护器的工频耐压和通容量
根据DL401-91选择保护器的原则:保护器在最大工频电压作用下，能承受5s而不损坏。保护器的在最大工频电压下和额定电压的比值应该符合氧化锌工频电压耐受时间特性曲线。大概有关系，=1.16时，当而定电压取本工程最大值时，工频耐受电压也最大，。
在雷电冲击电压作用下，电缆金属护套一端接地，另一端接保护期，保护器的通容量由表1得出。在操作过电压下，保护器通容量可参考相关规范得出。两种情况下通容量大的为本工程护层保护器的设计值。
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结合工程计算得出最大工频电压和互层保护器相关参数，可选的护层保护器工频耐受电压仍有足够的裕度。
3结论
保护器的额定电压、起始动作电压、残压是相互关联、相互制约的。在选择保护器时应综合考虑电力系统运行时的各种情况，在满足技术指标的同时考虑经济性。所以选择能满足本工程的电缆护层保护器的同时还要考虑保护器适当的裕度，尽量和实际的工况相符，防止资源浪费。