二次电缆感应过电压的ATP—EMTP计算及分析
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用于计算电缆几何参数如下 : 电缆芯的半径 3 3 m; . 8m 屏蔽层 内半径为 5 0 m; . 7m 屏蔽 层外 半 径为 5 4 . 7mm;
电缆外半 径 ( 即外 绝缘 外半径 ) . 7mm; 6 9
电缆 芯 材 料 为 铜 , 阻 率约 为 18 电 .4×1 0
收 稿 日期 :0 1 3 7 2 1 一o 一o
图 1 接地体 单元的 A P—E P模 型图 T MT
作者简介: 杨文斌 (99 , , 17 一)男 湖北孝感人 , 师, t, 工程 4- 主要从事电力设计 工作 , m iynw ni 9@13cn。 - E- a : g eb 99 6 . l la n 。
由 图 5可 以看 出 , 随着 电缆 长度 的增 加 , 电缆末 端 的芯 与屏 蔽层 间 的电压 差 亦 将 增 加 , 且 波形 衰 并
地点附近 , 地电位上升很多, 如果二次电缆在其附近 时, 则会引起较高的感应电压。 ( )随着土壤 电阻率 的增加 , 2 地网接地 电阻亦
将增加 , 电缆末 端 芯 与 屏蔽 层 间的 电 压差 将 急 剧 在
一 一
接地点尽量靠近地网中心 , 以便减少电缆上 的干扰
电压 。
()随着 电缆长度 的增加 , 3 电缆末端 的芯与屏 蔽层 间的 电压 差 亦将 增 加 , 且 干扰 波形 衰 减 的 快 并 慢也不同。因此 , 在变电站布置电缆线时, 应将控制
室尽量布置在中间, 以使二次 电缆最短 , 从而使 电缆 上的干扰电压最小 。
2 3 电缆 几何 参数 .
会流过雷 电流 , 这些电流通过屏蔽层 电缆芯问产生
耦合和干扰。这种耦合在弱电系统电缆的芯线上产 生纵向感应电势 , 叠加在信号上造成干扰 。而且这 种大 电流流过 电缆 屏 蔽 层 时 , 仅 影 响 电缆 的安 全 不 运行和在电缆芯上产生干扰 电压 , 而且能改变接地 网上的电流分 布和影响接 地 网安全运行u J 。本 文主要通过 A P~ MT T E P软件 , 用基于 B re n的 egr o 特征线法[ 计算 了雷电流通过地 网对 二次 电缆产 7 ]
的芯屏间的电压差 为土壤 电阻率为 10Q‘ 时的 0 m
l 。 0倍
由图 6可 以看 出 , h=0 21、 . Ih=0 8m 和 h= T .
14r 时的电缆芯与屏蔽层间电压差的波形图基本 . i l l 上重合 。因而 电缆末端 的 芯与屏 蔽层 间 的电压差 几
乎不 随 电缆埋深 的变化 而变 化 。
Q・ : m
2 接地 网模型及 电缆几何参数
2 1 地 网单元 接地 体模 型 .
用双 兀 型等效 电路表示接地体单元 , 其接地体
C
单元的 A P— MT T E P模 型如 图 1 所示 。平行的接
地体间存在互感 , 相互垂直 的接地体间互感近似为 0 。据文献[]水平布置的接地体间的距离不宜小 8,
( ) ( ~ 一e ) t =A e 一 。其 中 A 为 常数 ( 根据 不 同
中间引流的方式 , 而不是从接地网的边角引流。 ( ) 改 变 土 壤 电 阻 率 , N 5点 注 入 1 2 在 3 0
k 265  ̄ 的 雷 电 流 , 土 壤 电 阻 率 分 别 为 J A ./0 在 D=
2 4 雷 电流源 的 参数 设置 .
入时, 电缆 芯上 产 生 的 干扰 电压 比雷 电 流从 地 网 中
心附近 N l i 处注入时降低 了大约 5 %。因此在选 0
择 避雷针 接地 引线 的位 置时 , 尽 可 能 地 从 接地 网 应
计算采用了典 型的雷电脉冲电流波形参数 9: 2 65 s ./0 。在用 A P—E P进行 电磁暂态数值 V T MT 计算时, 将雷电流源波形参 数表示成双指数形式 : i
( )电缆末端 的芯与屏蔽层间的电压差几乎不 4 随 电缆 埋深 的变化 而变 化 。
参考文 献 :
h 02 = .m
.
.
.
h 08 = .m
( )改变电缆的长度 , N 5 3 在 3 点注入幅值为 1 0
l 波形参数为 2 65 L 的雷电流 , 电缆长度分 , ./0/ s 在 别为 L=501、 0 I T L=10 I L=10 I 0 0I 和 T 501 时计算 T
电缆芯与屏蔽层间的电压如 图 5 所示 。
4 结论
第 3 卷第 4期 0
2 1 年 8月 01
红 水 河
Ho g h i v r n S u Rie
Vo .0. . 】3 No 4
Au . 01 g2 1
二次 电缆感应过 电压的 A P—E P计算及分析 T MT
杨 文 斌 安 英会 2 ,
(. 1 广西电力工业勘察设 计研 究院 , 广西
于 5I, I T 当两接地体间的间距大于或等于 1 时 , 0r n 互感低 于 自感 的 5 , 以忽 略 互 感 。 因此 本 文 只 % 可 考虑相邻的平行接地体问存在的互感 。
2 2 10m×10m 地 网布置 图 . 0 0
场和暂态空间电磁场以及短路 、 雷电流和开关操作 时产生的电磁暂态对二次系统的干扰 , 而二次系统
然后用基于 B re n的特征线 法用 A P—E P e r go T MT
56
由图 4可以看出, 随着土壤电阻率 的增加 , 地网 接地电阻亦将增加 , 电缆末端芯与屏蔽层间的电 在
杨 文斌 , 安英会 : 二次电缆感应过 电压 的 A P—E P计算及分析 T MT
压差将急剧增加 , 土壤电阻率为 1 0 m 时产生 0Q・ 0
能离开能产生或传送高频暂态电流流入接地网的设 备, 如避 雷器 、 避雷 针的接 地点 , 电容 式 电压互感 器 、
耦合 电容器和带电容型套管的设备的接地点等 。因 为在高频作用下, 接地 网不能再看作一个单纯 的电 阻而是由电感和电容所组成 , 在高频暂态电流 的入
图 5 不 同长度电缆时电缆 芯与屏蔽层间的电压 曲线图
本文通过 A P—E P计算了不同情况下 电 T MT
缆芯与屏蔽层间电压 , 并将计算得出的结果进行 了 分析 , 得到如下的结论 : ( )相同幅值和波形参数下的雷 电流作用地网 1 时 , 地 网中心点 注入 雷 电流 时 在 电缆 芯 线 与屏 蔽 在 层间产生的干扰电压要比在地网边角处注入时产生 的干扰 电压要低很多。因此 , 在电缆敷设时 , 应尽可
摘
南宁
502 ;. 3032 广西 电力职业技术学 院 , 广西
南宁 500 ) 30 7
要: 变电站 的 电磁环境主要 包括正 常运行 时的电磁 场和暂 态空 间电磁 场 以及 短路 、 雷电流和开 关操 作 时产 生
的电磁暂 态对二 次 系统的干扰 , 而二 次系统的运行可靠性对 变电站的运行起决 定性作 用。因此 文章 主要研 究的是 雷击 变电站通过 引下 线进入地 网后 , 通过接地体在二次 电缆 上产生耦合 和干扰 , A 用 TP—E P计算 出地 网舛 电 MT
3. : 2
图 3 不同注入 点时电缆 芯与
屏 蔽 层 间 的 电压 曲线 图
外 绝缘 材料 为 聚 氯 乙烯 , 相对 介 电常 数 为 £= ,
3. 2;
由图 3可以看 出 , 电流从 地 网边 角 N3 注 雷 5点
土 壤 电阻率 p=10n・ 0 m; 土 壤相对 介 电 常数 为 £ =50 , .;
的运行可靠性对变电站的运行起决定性作用。雷击 变 电站 引起 地 网地 电位 的升高 对站 内二 次 电缆 的干
扰, 是二次回路产生电磁干扰 的主要原因之一。当 变 电站 内遭受 雷击 时 , 电 流会 通 过 接 地 引 下线 流 雷 人地网, 同时电缆沟 中或电缆沟附近的接地体申也
整个接地网可以用许多个如 图 1 所示的单元接 地 体模 型所 组 成 的 网 络来 表 示 [l即把 整 个 10m 6, 0
减的快慢也不同。因此在变 电站布置电缆路线 时,
增加。因此, 降低地 网的土壤 电阻率从而降低接地
电阻 , 减小 电缆上 的干 扰 电压 ; 避雷针 的引下线 的 将
应将控制室尽量布置在中间, 以使控制电缆最短 , 从
而使电缆上的干扰电压最小。 ( )改变 电缆埋深 , N 5点注 入幅值 为 1 4 在 3 0 k 波形参数为 26 5 s A, ./0 的雷电流 , 电缆长度 L= 10 土壤 电阻率 | 0 m, 0 0m, 0 =10n・ 分别使 电缆的埋 深 h=02m、 . h=0 81 和 h=14m 时计 算 电缆 . I T . 芯与屏蔽层间的电压 , 如图 6 。
8
M 5
5
N 63
图 2 1 0m ×1 0m 地 网布 置 图 0 0
屏 蔽 层 材 料 为 铜 , 阻 率 约 为 18 电 .4× 1 0
Q・ ; m
铜 的相对 磁 导 率为 =1 ;
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
—
一 —
T| ms
— 一 百 南
0 硝
0 1
内绝缘材料为聚氯 乙烯 , 相对介 电常数为 e= ,
缆 的感 应 过 电压 。
关键词 : 次电缆; 二 感应过 电压 ; P—E AT MTP
中图分类号 : M8 3 T 6
文献标识码 : B
文章编号 :0 1 0 X(0 10 —0 5 —0 10 —4 8 2 1 ) 4 0 5 4
1 引 言
变 电站 的电磁环 境 主要包 括正 常运 行 时的 电磁
×10r 0 n的地 网 分成 许 多个 小 的 型 等 值 电路 , 如 图2 。但 这种 组 合 不 是 简 单 几 何上 的 组合 , 为 当 因