CN210273493U - 一种电缆屏蔽层电流泄放装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电缆屏蔽层电流泄放装置，用以解决相关技术中电缆屏蔽层产生过电压的问题。所述电缆屏蔽层电流泄放装置包括：所述电流泄放装置的一端与所述电缆屏蔽层的非接地端相连，所述电流泄放装置的另一端与所述电缆屏蔽层的接地端相连，所述电流泄放装置包括电流泄放电路，所述电流泄放电路包括串联的电容器以及电阻，所述电容器的第一端与所述非接地端相连，所述电阻的第一端与所述接地端相连。所述电缆屏蔽层泄放装置可抑制电缆屏蔽层的感应电压和故障电压，可对电缆屏蔽层起到保护作用。

Description

一种电缆屏蔽层电流泄放装置

技术领域

本实用新型涉及电力电缆技术领域，特别是指一种电缆屏蔽层电流泄放装置。

背景技术

目前，35kV、66kV、110kV及110kV以上电压等级的电力电缆均为单芯电缆，电缆金属屏蔽层(以下也称电缆屏蔽层)一端三相互联并接地，另一端不接地，当雷电波或电缆内部过电压沿电缆线芯流动时，电缆屏蔽层非接地端会出现较高的冲击过电压；或当系统短路事故电流流经电缆线芯时，其屏蔽层不接地端也会出现很高的工频感应过电压；或在电缆供电距离较长并且电缆屏蔽层老化的情况下，在系统正常运行条件下电缆屏蔽层非接地端也会出现较高的工频感应电压，持续对电缆外屏蔽层产生损坏。

高压电缆屏蔽层的保护通常采用电阻阀片保护器。在正常工作电压下，保护器呈现高电阻，通过保护器的工作电流极其微小，基本处于截止状态。电缆屏蔽层与大地之间不形成通路，没有电流通过电缆屏蔽层。当电缆中存在由于雷击或操作过电压冲击波传播时，电缆的金属屏蔽层会感应到产生的冲击过电压。在电缆屏蔽层上出现的过电压达到保护器的起始动作电压时，保护器的电阻值很快下降，使电缆屏蔽层与大地之间连成通路，产生的大电流由电缆屏蔽层经保护器流入大地。这时电缆护层上的电压及保护器的起始动作电压比冲击过电压低得多，大电流从保护器流入大地，而不是通过击穿护层流入大地，从而保护电缆屏蔽层免遭到过电压的破坏。当过电压消失后，电阻阀片又恢复其高电阻的特性，保护器和电缆线路又恢复到正常与大地断开的状态。

高压电缆一般采用交联聚乙烯绝缘电缆，长时间运行后的电缆屏蔽层的绝缘性能变差，耐压水平下降，屏蔽层的耐压比保护器的起始动作电压低。当有过电压冲击时，保护器尚未动作，屏蔽层绝缘薄弱处就会先被击穿，大电流在该薄弱处流入大地，会对电缆护层造成很大的损害，所以，一般的电缆护层保护器的起始动作电压过高，无法对绝缘性能下降后的电缆屏蔽层起到保护作用。

常规的电缆护层保护器只能抑制雷击过电压和操作过电压，不能长期通过电流，故不能对运行中产生的过电压进行抑制。而新型电缆护层保护器配合的电缆护层保护器只考虑了屏蔽层绝缘性能下降后的电缆屏蔽层保护问题，对于一些含有高次谐波电流的电缆中，例如，钢厂的电缆，中的高次谐波电流引发的振荡过电压问题则无法解决。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种电缆屏蔽层电流泄放装置。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种电缆屏蔽层电流泄放装置，包括：所述电流泄放装置的一端与所述电缆屏蔽层的非接地端相连，所述电流泄放装置的另一端与所述电缆屏蔽层的接地端相连，所述电流泄放装置包括电流泄放电路，所述电流泄放电路包括串联的电容器以及电阻，所述电容器的第一端与所述非接地端相连，所述电阻的第一端与所述接地端相连。

可选的，所述电流泄放电路还包括：限压元件，所述限压元件的第一端与所述电容器的第一端相连，所述限压元件的第二端与所述电阻的第一端相连。

可选的，所述限压元件为氧化锌限压元件。

可选的，所述电流泄放装置还包括：绝缘外壳，所述电流泄放电路设置于所述绝缘外壳内。

可选的，所述电容器的阻抗小于所述电缆屏蔽层的等效阻抗。

可选的，所述电阻的阻值小于所述电缆屏蔽层的等效阻抗。

可选的，所述电缆为多相电缆，所述多相电缆的一端多相交叉互联后接地，形成所述接地端。

可选的，所述接地端与所述多相电缆中的各相电缆屏蔽层的非接地点分别通过一个所述电流泄放电路构成回路。

可选的，所述电流泄放装置还包括：高压接线端，所述电流泄放电路通过所述高压接线端与所述电缆屏蔽层相连。

可选的，所述电阻为无感电阻。

从上面所述可以看出，本实用新型实施例的电缆屏蔽层电流泄放装置可依据电缆屏蔽层出现的感应电压和故障过电压产生的机理，利用电流泄放电路吸收过电压能量，从而可抑制电缆屏蔽层的感应电压和故障过压，可对电缆屏蔽层起到保护作用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电缆屏蔽层电流泄放装置的示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种电缆屏蔽层电流泄放装置的示意图；

图3是根据一示例性实施例示出的一种电缆屏蔽层电流泄放电路的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

需要说明的是，本实用新型实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

图1是根据一示例性实施例示出的一种电缆屏蔽层电流泄放装置的示意图，如图1所示，所述电流泄放装置的一端与所述电缆屏蔽层的非接地端N相连，所述电流泄放装置的另一端与所述电缆屏蔽层的接地端GND相连，所述电流泄放装置包括电流泄放电路，所述电流泄放电路包括串联的电容器C1以及电阻Ra，所述电容器Ca的第一端与所述非接地端N相连，所述电阻的第一端与所述接地端GND相连。

本实用新型实施例的电缆屏蔽层电流泄放装置可依据电缆屏蔽层出现的感应电压和故障过电压产生的机理，利用电流泄放电路吸收过电压能量，从而可抑制感应电压和故障过压，可对电缆屏蔽层起到保护作用。

图2是根据一示例性实施例示出的一种电缆屏蔽层电流泄放装置的示意图，所述电流泄放电路还可包括：限压元件Ma，所述限压元件Ma的第一端与所述电容器Ca的第一端相连，所述限压元件的第二端与所述电阻Ra的第一端相连。

在一种可实现方式中，所述限压元件可为氧化锌限压元件。氧化锌限压元件可以避免电缆屏蔽层由于遭受雷击而产生过电压，可对电缆屏蔽层起到保护作用。

在一种可实现方式中，所述电流泄放装置还可包括：绝缘外壳，所述电流泄放电路设置于所述绝缘外壳内，该绝缘外壳用于对其内部的电路起到防水、绝缘以及隔离等保护作用。

在一种可实现方式中，所述电容器的阻抗小于所述电缆屏蔽层的等效阻抗，例如，所述电容器的阻抗远小于电缆屏蔽层的等效阻抗(该等效阻抗可根据戴维南等效定理获得)，随着电缆的电压等级不同、电缆的制作材料不同以及输电线路的长度不同，电缆屏蔽层的等效阻抗不同，电流泄放电路中所采用的电容器以及电阻的取值也有差别。例如，对于35KV交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆，可采用470μF的电容器，可采用10Ω电阻。泄放电路中的电容器可以吸收回路中的高频能量，降低感应电压，例如，可抑制48Hz-1000KHz范围内的感应电压和故障过电压，并降低系统正常运行条件下护层非接地端工频感应电压的大小，可克服常规电缆屏蔽层保护器只针对转折电压高和雷击过电压的保护缺陷。

在一种可实现方式中，所述电阻的阻值小于所述电缆屏蔽层的等效阻抗，例如可采用1～20Ω的电阻，起到与电缆屏蔽层的等效电阻进行分压的作用，该电阻可以打破LC回路的谐振条件，可避免发生谐振，从而避免产生过高的谐振电压。

在一种可实现方式中，所述电缆为多相电缆，例如可以为三相电缆，所述多相电缆的一端多相交叉互联后接地，形成所述接地端。

在一种可实现方式中，所述接地端与所述多相电缆中的各相电缆屏蔽层的非接地点分别通过一个所述电流泄放电路构成回路。图3是根据一示例性实施例示出的一种电缆屏蔽层电流泄放电路的示意图，在图3中所示的电流泄放装置中，该多相电缆以三相电缆为例进行说明，该多相电缆包括A相、B相以及C相，该电缆屏蔽层的非地接端H1、H2以及H3分别通过一个电流泄放电路与该各相电缆的屏蔽层共同的接地端构成回路。

在一种可实现方式中，所述电流泄放装置还可包括：高压接线端，所述电流泄放电路通过所述高压接线端与所述电缆屏蔽层相连。

在一种可实现方式中，所述电阻为无感电阻，例如，该电阻可配置为热容量大、散热性能较好的无感电阻。

在一种可实现方式中，所述电流泄放装置还可包括接地极，该接地极用于将所述电流泄放装置与大地相连，从而使得该电流泄放装置能够对电流进行泄放。

以下对本实用新型实施例的电缆屏蔽层电流泄放装置的有益效果进行说明。

单芯电缆的导线与金属屏蔽的关系可被看作为一个变压器的初级绕组与次级绕组。当电缆线芯中通过交流电流时，其周围产生的一部分磁力线将与屏蔽层相交，使电缆屏蔽层产生感应电压，感应电压的大小与电缆线路的长度和流过线芯中的电流成正比。在线路发生短路故障、遭受操作过电压或雷击冲击时，电缆屏蔽层上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿电缆的护套绝缘层。由于电缆屏蔽层分布参数为电感和电容，在某一特定频率下也会发生谐振，使得电缆屏蔽层的电压很大，会对绝缘层造成损害。本实用新型实施例的电缆屏蔽层电流泄放装置中的氧化锌限压元件可以避免电缆屏蔽层由于电缆遭受雷击而产生过电压，亦可作为电缆屏蔽层的后备保护，RC支路的电容器可以吸收高频能量，降低感应电压，串联电阻可以打破LC回路谐振条件，避免发生谐振以及产生过高的谐振电压。

以下通过对未使用上述电流泄放装置的电缆以及使用了上述电流泄放装置的电缆分别进行测试得到的结果进行比较，从而对上述电流泄放装置的有益效果进行说明：

通过建立电缆屏蔽层的数字仿真模型对未连接上述电流泄放装置的电缆的屏蔽层进行测试，可得到以下测试结果：

电缆屏蔽层对地存在较高感应电压，负载电流越大感应电压越大；电缆屏蔽层对地电压以及电流存在较严重的高频振荡分量；三相电缆屏蔽层之间存在较大的分布电容，容易引发高频谐振电压。

对使用了上述电流泄放装置的电缆进行测试，可得到以下测试结果：

通过以上测试结果可知，电缆屏蔽层电流泄放装置可以泄放阻尼回路电流，有效避免开路过电压，同时，能够泄放高频的能量以及防止谐振。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本实用新型难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本实用新型难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本实用新型的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本实用新型的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本实用新型。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本实用新型的具体实施例对本实用新型进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电缆屏蔽层电流泄放装置，其特征在于，包括：

所述电流泄放装置的一端与所述电缆屏蔽层的非接地端相连，所述电流泄放装置的另一端与所述电缆屏蔽层的接地端相连，所述电流泄放装置包括电流泄放电路，所述电流泄放电路包括串联的电容器以及电阻，所述电容器的第一端与所述非接地端相连，所述电阻的第一端与所述接地端相连；

所述电流泄放电路还包括：

限压元件，所述限压元件的第一端与所述电容器的第一端相连，所述限压元件的第二端与所述电阻的第一端相连。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述限压元件为氧化锌限压元件。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流泄放装置还包括：

绝缘外壳，所述电流泄放电路设置于所述绝缘外壳内。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电容器的阻抗小于所述电缆屏蔽层的等效阻抗。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电阻的阻值小于所述电缆屏蔽层的等效阻抗。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电缆为多相电缆，所述多相电缆的一端多相交叉互联后接地，形成所述接地端。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述接地端与所述多相电缆中的各相电缆屏蔽层的非接地点分别通过一个所述电流泄放电路构成回路。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流泄放装置还包括：

高压接线端，所述电流泄放电路通过所述高压接线端与所述电缆屏蔽层相连。

9.根据权利要求1至8任一项所述的装置，其特征在于，所述电阻为无感电阻。

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