5. 高压电缆金属护套过电压 及其防护
5.1 单芯电缆护套的工频电压
5.2 单芯电缆护层的冲击过电压
5.3 电缆外护层的保护及其保护器
5.1.4 高压电缆金属护套环流及其影响因素
（1）金属护套环流的的计算
金属护套交叉互联两端接地或两端直接接地的接地方式存在 护套环流。
导体 金属护套
图
两端直接接地
C相环流(A) 148 153.8 144.2

交叉互联两端接地方式下环流计算与试验的比较
【算例3】区庄—东堤线采用日本古河500mm2交联聚乙烯单芯 电缆，护套交叉互联两端接地。三小段长度分为别 0.738km 、 0.651km、 0.777km。负荷电流为 175A时，用钳表在实际线路 上测得的三相护套环流与编程计算的护套环流的有效值见表。 A相环流(A) B相环流(A) 试验值 计算1 计算2 11.2 8.6 10.1 13.8 9.9 11.6 C相环流(A) 4.5 5.8 6.8
► 由于其它相护套环流在三相护套上感应的电压Ea’，Eb’，Ec’ 与护套环流成正比。可以对方程（ 1）进行整理，并写成矩阵形 式，得到：
RRA RR12 RR13 I sa E a RR21 RRB RR23 I E sb b RR31 RR32 RRC I sc Ec
（3）金属护套环流的影响因素

负荷电流对环流的影响
在两端直接接地方式的基础上，讨论负荷电流对电缆载流量 的影响： 工作电流 100 A相环流 B相环流 C相环流 97.4 比例
80.34 120.5
160.0 200.9 241
80.5 120.8
161.1 241.7
1 1.50
2.00 2.50 3.00


三小段长度相等时环流最小，不到工作电流的 1%；分段越不均 匀，环流越大。因而为了充分利用交叉互联的优势，应尽量使 三小段长度相等。 当电缆正三角形排列，线路分段均匀（三小段等长）时，根据 编制的程序计算出三相环流均为零，与理论分析一致。这是由 于三相护套完全换位，在总长上感应电压之和为零的缘故。
方程的系数矩阵是一对称矩阵，与电缆的结构、尺寸及排列 方式有关；两端直接接地和交叉互联的系数矩阵有所不同；

右端项可根据芯线电流及电缆结构求得； 解方程就可得到三相护套环流。
（2）金属护套环流的试验

两端直接接地方式下计算与试验的比较
【算例 1】广州员村变电站 110kV 赤员东进线，采用山东鲁能 800mm2交联聚乙烯单芯电缆，长度为 749 米，金属护套一端直 接接地，另一端经保护器接地 ( 试验中人为将其直接接地 ) 。在 正常运行时芯线工作电流为 110A，用钳表在试验线路上测得的 三相护套环流有效值见表。 A相环流(A) 试验值 计算值 97 88.4 B相环流(A) 92 88.5 C相环流(A) 116 107.3
图 交叉互联两端接地
当三相芯线上有交变电流时，三相金属护套上感应出电压 Ea， Eb，Ec；
►
护套环流在其它相金属护套回路中产生感应电压 Ea’，Eb’， Ec’ ；
► ►
考虑上述两个感应电压后，可得到金属护套两端接地和交叉
互联两端接地的等值电路，如图所示。



R1,R2为护套两端接地电阻 Re为等效的大地漏电阻 R＋jX为金属护套自阻抗 Isa、Isb 、Isc为三相护套环流； Is=Isa+Isb+Isc；
0.7， 0.7， 0.9
0.7， 0.7， 0.8
8.61
4.47
8.48
4.42
6.26
3.44
0.7， 0.7， 0.7 0.7， 0.7， 0.6 0.7， 0.7， 0.5 0.7， 0.7， 0.4
0.39 5.20 10.86 17.22
0.39 5.25 11.01 17.57
0.39 2.90 6.46 10.34
►
按照图所示等值电路，可以得到关于护套环流的回路方程：
I sa ( R jX ) I s ( R1 R2 Re ) E , Ea a , I ( R jX ) I ( R R R ) E sb s 1 2 e b Eb , I ( R jX ) I ( R R R ) E sc s 1 2 e c Ec
【算例2】 广州电厂柴油发电机A站－B站110kV联络线电缆,采用 日本三菱500mm2交联聚乙烯单芯电缆，全长970米，金属护套一 端直接接地，另一端经保护器接地(试验中人为将其直接接地)。 负荷电流160A，用钳表在实际线路上测得与编程计算的护套环流 的有效值见表。
A相环流(A) B相环流(A) 试验值 计算1 计算2 115 127.7 119.7 110 127.4 119.4
•
•

交叉互联方式下分段均匀性对环流的影响
在交叉互联接地方式下，护套环流的大小与分段的均匀性有很 大关系。不改变电缆的结构及其参数，保持负荷电流为100A， 讨论分段的不均匀性对交叉互联电缆环流的影响。
表 分段均匀性对交叉互联环流的影响（电缆线路总长不变） 三小段长度 A相环流 B相环流 C相环流
谢谢！
上述算例中三相芯线电流在 金属护套中的感应电压分别为：
Ea 3.11 j9.64 10.1372
Eb 6.80 j3.92 7.85 30
Ec 6.80 j 7.51 10.13 132
负荷电流在金属护套中 感应电压矢量图
从图的感应电压矢量图中可以看出，对中间相（B相）来说两个 边相（A、C相）仍然是对称的，但它们已经不是互差 120º ，这样，引 起了两个边相环流的不对称，滞后于中间相120º 的那个边相（ C相） 的护套环流比其它两相的要大。
150
200 250 300
146.2
194.9 243.6 292.3
•
从表可以看出，环流随着负荷电流的增大，金属护套的环流 成正比的增长。这是由于工作电流增大时，金属护套上的感 应电压随之等比增大，在电缆结构、长度相同的条件下，护 套环流也随之等比增大。 对于交叉互联的接地方式，也可以得到与两端直接接地方式 下一致的结论：环流（其它条件不变）随着负荷电流的增大 而成正比的增大。 此外，改变电缆的总长度，经计算得到：环流的大小与电缆 长度基本无关。