电缆接地箱

沿电缆导电线芯流动的冲击电压波为什么使金属屏蔽层不接地端产生很高的过电压呢?图1为电缆屏蔽层首端三相互联接地,而末端不接地的示意图。从图中可知,当作用于首端的导电线芯上冲击电压为U0,电缆波阻抗为Z1时,加在电缆线芯上的冲击电压必定会作用于金属屏蔽层与导电线芯之间,也就是说,将有幅值为U0的冲击波在导电线芯上流动,那么导电线芯和金属护套也将伴随流过电流i,其值由电缆的波阻抗Z1决定,即i=U0?Z1。由于导电线芯的电流与屏蔽层电流方向相反,而大小基本相同,因此在金属屏蔽层外面无磁力线的作用,故不产生护层的过电压。但当冲击电压波到达电缆的末端的情况就不同了。以下分别对电缆导电线芯末端短路和开路等两种极端情况进行讨论。

(1)当电缆导电线芯末端开路时,流经导线的冲击电压波到达末端后,会发生全反射,使导电线芯末端电压上升为入射波电压的两倍,同时电流会发生负的全反射,负反射的结果使导线上的电流为零,因此在电缆护层上不会产生电压的升高,实测表明,金属屏蔽层上电压仅为导电线芯电压的5%左右。

(2)当电缆导电线芯末端发生接地短路故障时,电压波为发生负的全反射,使得线芯末端的电压下降为零,同时电流会发生全反射,使线芯上的电流上升为入射波电流的两倍,此时金属屏蔽层会出现很高的感应电压值。显然如果电缆末端的导电线芯接入某一电阻并接地,则产生的感应电压将比前者低一些。

为了限制这一过电压,可在金属屏蔽层末端接入一个电缆护层保护器Zb,当正常运行时,Zb的电阻为无穷大(相当于开路);当线路有较高过电压流入时,Zb将导通(此时电阻值很小,相当于短路),过电流可以顺利通过电缆护层保护器流入大地,而在电缆护层不会产生冲击过电压,作用于电缆护层上的冲击过电压将等于保护器的残压。根据彼得逊法可以方便求出,当电缆末端发生接地短路故障时,流经保护器的电流ib1= 2U0?Z1,若电缆末端接入某一电阻R并接地,那么流经电缆护层保护器的电流ib2= 2U0?(Z1+R),其值可能达10kA,在这冲击电流作用下电缆护层保护器应不损坏,而电缆护层保护器的残压应低于电缆护层绝缘的冲击耐压值。