CN113612202A - 一种高压电缆护层保护器选取的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种高压电缆护层保护器选取的方法及系统。其中，该方法包括：根据电缆护层的绝缘水平，确定保护器的雷电冲击残压U1的范围和操作冲击残压U2的范围；根据电缆护层的工频短时耐受电压Up，确定保护器的额定电压Ur的范围和额定电压Ur的上限值Urb；根据电缆故障下护层的最大工频过电压Ufp和保护器的工频电压耐受能力，确定保护器的耐受工频电压值和保护器的时间；根据保护器的额定电压Ur的范围，保护器的工频耐受电压值和时间，保护器的雷电冲击残压U1的范围和操作冲击残压U2的范围，确定最终的保护器。
Description
技术领域
本申请涉及输变电技术领域，特别是涉及一种高压电缆护层保护器选取的 方法及系统。
背景技术
为降低电力电缆护层的过电压，通常在电缆护层装设电压限制器，称之为 “保护器”。实际运行中，护层保护器损坏的情况时有发生，而保护器的选择 不当是造成损坏的一个主要原因。护层保护器的主要参数包括：额定电压、工 频电压耐受能力(耐受工频电压的幅值和时间)、冲击残压等。现有的标准(GB 50217-2018电力工程电缆设计标准)中关于保护器参数的选择规定如下：
1、可能最大冲击电流作用下护层电压限制器的残压不得大于电缆护层的冲 击耐压被1.4所除数值；
2、系统短路时产生的最大工频感应过电压作用下，在可能长的故障时间内， 护层电压限制器应能耐受，切除故障时间应按2s计算；
3、可能最大冲击电流累计作用20次后，护层限制器不得损坏。
上述规定存在的问题如下：
1、没有明确最大冲击电流是雷电还是操作冲击，或者是二者兼有。即使是 二者兼有，而保护器对雷电和操作过电压的保护范围是不同的，由于雷电过电 压频率高，保护器的保护范围小，对操作过电压的保护范围大，因此统一采用 系数1.4并不合理。
2、实际应用中护层保护器的产品仅标明了雷电流10kA下的雷电冲击残压， 操作冲击水平不得而知。而实际中，护层保护器多是因为在短路故障这种属于 操作冲击的工况下损坏的，而操作冲击下的电流远小于10kA。此外，除了幅值 大小不同，雷电和操作冲击的试验波形也差异很大，雷电冲击波前时间为 8/20μs，而操作冲击波前时间为30/60μs。因此，需要对二者的参数予以区分。
3、仅说明了保护器应耐受最大工频感应过电压及其持续时间，此时保护器 是安全的，但过高的工频过电压会危及护层绝缘，因此在过高的工频过电压下， 保护器应动作，保护护层的绝缘。
综上分析，现有标准中关于电缆护层保护器的参数选择的规定并不全面， 也不易实施。这也是导致实际运行中电缆护层保护器时常损坏的主要原因之一， 因此，需要进一步明确保护器的参数选择，使保护器的参数选择更加合理。
发明内容
本公开的实施例提供了一种高压电缆护层保护器选取的方法，以至少解决 现有技术中存在的现有标准中关于电缆护层保护器的参数选择的规定并不全 面，也不易实施，导致实际运行中电缆护层保护器时常损坏的主要原因之一的 技术问题。
根据本公开实施例的一个方面，提供了一种高压电缆护层保护器选取的方 法，包括：根据电缆护层的绝缘水平，确定保护器的雷电冲击残压U1的范围和 操作冲击残压U2的范围；根据电缆护层的工频短时耐受电压Up，确定保护器 的额定电压Ur的范围和额定电压Ur的上限值Urb；根据电缆故障下护层的最大 工频过电压Ufp和保护器的工频电压耐受能力，确定保护器的耐受工频电压值 和保护器的时间；根据保护器的额定电压Ur的范围，保护器的工频耐受电压值 和时间，保护器的雷电冲击残压U1的范围和操作冲击残压U2的范围，选出最 终的保护器。
根据本公开实施例的另一方面，还提供了一种高压电缆护层保护器选取的 系统，包括：确定冲击残压模块，用于根据电缆护层的绝缘水平，确定保护器 的雷电冲击残压U1的范围和操作冲击残压U2的范围；确定额定电压模块，用 于根据电缆护层的工频短时耐受电压Up，确定保护器的额定电压Ur的范围和 额定电压Ur的上限值Urb；确定耐受工频电压模块，用于根据电缆故障下护层 的最大工频过电压Ufp和保护器的工频电压耐受能力，确定保护器的耐受工频 电压值和保护器的时间；根据保护器的额定电压Ur的范围，保护器的工频耐受 电压值和时间，保护器的雷电冲击残压U1的范围和操作冲击残压U2的范围， 选出最终的保护器。
在本发明中，明确了电缆护层保护器的额定电压、工频耐受电压、雷电冲 击残压和操作冲击残压等主要参数的选择方法，不仅有雷电冲击残压，还提出 了保护器额定电压及其操作冲击残压的要求，弥补现有标准的不足，并给出了 选择依据和量化指标，易于选取合适的保护器，可避免由于保护器参数选取不 当造成保护器和护层的损坏。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分， 本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限 定。在附图中：
图1是根据本公开实施例所述的一种高压电缆护层保护器选取的方法的流 程示意图；
图2是根据本公开实施例所述的一种高压电缆护层保护器选取的系统的示 意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不 同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详 尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的 范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。 在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术 人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术 语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理 想化的或过于正式的意义。
根据本实施例的第一个方面，提供了一种高压电缆护层保护器选取的方法 100。参考图1所示，该方法100包括：
S102:根据电缆护层的绝缘水平，确定保护器的雷电冲击残压U1的范围和 操作冲击残压U2的范围；
S104:根据电缆护层的工频短时耐受电压Up，确定保护器的额定电压Ur的范围和额定电压Ur的上限值Urb；
S106:根据电缆故障下护层的最大工频过电压Ufp和保护器的工频电压耐 受能力，确定保护器的耐受工频电压值和保护器的时间；
S108:根据保护器的额定电压Ur的范围，保护器的工频耐受电压值和时 间，保护器的雷电冲击残压U1的范围和操作冲击残压U2的范围，选出最终的 保护器。
具体地，某220kV电缆护套的额定雷电冲击耐受电压Ul为47.5kV，其护 层工频短时耐受电压Up为15kV(1min)；并计算得到护层最大的工频过电压 Ufp为6kV。下面根据现有标准和本发明分别选择护层保护器的参数，表1列出 了不同型号保护器的主要参数。
根据现有标准GB 50217-2018，护层保护器的雷电冲击残压U1不大于 47.5/1.4＝33.9kV；护层电压保护器应能耐受最大工频感应过电压6kV时间不低 于2s。因此，可选择表中LHQ-220II、III、IV三种型号的保护器。
根据本发明，护层保护器需满足：
(1)雷电冲击残压U1不大于47.5/1.4＝33.9kV，保护器的工频耐受电压值 6kV时间不低于2s；这与目前标准规定是一致的。
(2)保护器的额定电压
即Ur≤9.2kV；
(3)保护器的操作冲击残压U2<2Up/kp＝2×15/1.15＝26kV。
因此，可选择LHQ-220II、III满足要求，并核验其操作冲击残压小于26kV。
电缆金属护层过电压限制器的主要参数(kV)
从而，明确了电缆护层保护器的额定电压、工频耐受电压、雷电冲击残压 和操作冲击残压等主要参数的选择方法，不仅有雷电冲击残压，还提出了保护 器额定电压及其操作冲击残压的要求，弥补现有标准的不足，并给出了选择依 据和量化指标，易于选取合适的保护器，可避免由于保护器参数选取不当造成 保护器和护层的损坏。
可选地，根据电缆护层的绝缘水平，确定保护器的雷电冲击残压U1的范围 和操作冲击残压U2的范围，包括：确定电缆护层的雷电冲击耐受电压Ul，确 定电缆护层的工频短时耐受电压Up；根据所述雷电冲击耐受电压Ul，确定雷电 冲击残压U1的范围为U1<Ul/kl，kl为雷电冲击耐受电压系数；根据所述工频短 时耐受电压Up，确定操作冲击残压U2的范围为U2<2Up/kp，kp为操作冲击耐受 电压系数。
可选地，根据电缆护层的工频短时耐受电压Up，确定保护器的额定电压 Ur的范围，包括：
根据电缆护层的工频短时耐受电压Up，确定保护器的额定电压Ur的范围 为：
从而，明确了电缆护层保护器的额定电压、工频耐受电压、雷电冲击残压 和操作冲击残压等主要参数的选择方法，不仅有雷电冲击残压，还提出了保护 器额定电压及其操作冲击残压的要求，弥补现有标准的不足，并给出了选择依 据和量化指标，易于选取合适的保护器，可避免由于保护器参数选取不当造成 保护器和护层的损坏。
根据本实施例的另一个方面，还提供了一种高压电缆护层保护器选取的系 统200。参考图2所示，该系统200包括：确定冲击残压模块210，用于根据电 缆护层的绝缘水平，确定保护器的雷电冲击残压U1的范围和操作冲击残压U2的范围；确定额定电压模块220，用于根据电缆护层的工频短时耐受电压Up， 确定保护器的额定电压Ur的范围和额定电压Ur的上限值Urb；确定耐受工频 电压模块230，用于根据电缆故障下护层的最大工频过电压Ufp和保护器的工频 电压耐受能力，确定保护器的耐受工频电压值和保护器的时间；确定保护器模 块240，用于根据保护器的额定电压Ur的范围，保护器的工频耐受电压值和时 间，保护器的雷电冲击残压U1的范围和操作冲击残压U2的范围，确定最终的 保护器。
可选地，确定冲击残压模块210，包括：确定雷电冲击耐受电压子模块， 用于确定电缆护层的雷电冲击耐受电压Ul；确定工频短时耐受电压子模块，用 于确定电缆护层的工频短时耐受电压Up；确定雷电冲击耐受电压系数子模块， 用于根据所述雷电冲击耐受电压Ul，确定雷电冲击残压U1的范围为U1<Ul/kl， kl为雷电冲击耐受电压系数；确定操作冲击耐受电压系数子模块，用于根据所 述工频短时耐受电压Up，确定操作冲击残压U2的范围为U2<2Up/kp，kp为操作 冲击耐受电压系数。
可选地，确定额定电压模块220，包括：确定额定电压范围子模块，用于 根据电缆护层的工频短时耐受电压Up，确定保护器的额定电压Ur的范围为：
本发明的实施例的一种高压电缆护层保护器选取的系统200与本发明的另 一个实施例的一种高压电缆护层保护器选取的方法100相对应，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计 算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结 合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包 含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中 的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和 直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产 品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和 /或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/ 或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入 式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算 机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个 流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备 以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的 指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流 程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使 得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处 理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个 流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基 本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要 求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申 请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及 其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种高压电缆护层保护器选取的方法，其特征在于，包括：
根据电缆护层的绝缘水平，确定保护器的雷电冲击残压U1的范围和操作冲击残压U2的范围；
根据电缆护层的工频短时耐受电压Up，确定保护器的额定电压Ur的范围和额定电压Ur的上限值Urb；
根据电缆故障下护层的最大工频过电压Ufp和保护器的工频电压耐受能力，确定保护器的耐受工频电压值和保护器的时间；
根据保护器的额定电压Ur的范围，保护器的工频耐受电压值和时间，保护器的雷电冲击残压U1的范围和操作冲击残压U2的范围，确定最终的保护器。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据电缆护层的绝缘水平，确定保护器的雷电冲击残压U1的范围和操作冲击残压U2的范围，包括：
确定电缆护层的雷电冲击耐受电压Ul，确定电缆护层的工频短时耐受电压Up；
根据所述雷电冲击耐受电压Ul，确定雷电冲击残压U1的范围为U1<Ul/kl，kl为雷电冲击耐受电压系数；
根据所述工频短时耐受电压Up，确定操作冲击残压U2的范围为U2<2Up/kp，kp为操作冲击耐受电压系数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据电缆护层的工频短时耐受电压Up，确定保护器的额定电压Ur的范围，包括：
根据电缆护层的工频短时耐受电压Up，确定保护器的额定电压Ur的范围为：
4.一种高压电缆护层保护器选取的系统，其特征在于，
确定冲击残压模块，用于根据电缆护层的绝缘水平，确定保护器的雷电冲击残压U1的范围和操作冲击残压U2的范围；
确定额定电压模块，用于根据电缆护层的工频短时耐受电压Up，确定保护器的额定电压Ur的范围和额定电压Ur的上限值Urb；
确定耐受工频电压模块，用于根据电缆故障下护层的最大工频过电压Ufp和保护器的工频电压耐受能力，确定保护器的耐受工频电压值和保护器的时间；
确定保护器模块，用于根据保护器的额定电压Ur的范围，保护器的工频耐受电压值和时间，保护器的雷电冲击残压U1的范围和操作冲击残压U2的范围，确定最终的保护器。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，确定冲击残压模块，包括：
确定雷电冲击耐受电压子模块，用于确定电缆护层的雷电冲击耐受电压Ul；
确定工频短时耐受电压子模块，用于确定电缆护层的工频短时耐受电压Up；
确定雷电冲击耐受电压系数子模块，用于根据所述雷电冲击耐受电压Ul，确定雷电冲击残压U1的范围为U1<Ul/kl，kl为雷电冲击耐受电压系数；
确定操作冲击耐受电压系数子模块，用于根据所述工频短时耐受电压Up，确定操作冲击残压U2的范围为U2<2Up/kp，kp为操作冲击耐受电压系数。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，确定额定电压模块，包括：
确定额定电压范围子模块，用于根据电缆护层的工频短时耐受电压Up，确定保护器的额定电压Ur的范围为：
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