電力電纜線路設(shè)計(jì)課件

第二章電力電纜線路設(shè)計(jì)主講：高廣德機(jī)械與材料學(xué)院2023/6/61第二章主要內(nèi)容第一節(jié)電纜線路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識第二節(jié)電纜的選擇第三節(jié)充油電纜線路設(shè)計(jì)第四節(jié)直流電纜絕緣的設(shè)計(jì)特點(diǎn)第五節(jié)防雷保護(hù)及減少金屬護(hù)套感應(yīng)電壓計(jì)算2023/6/62一、電纜線路的損耗

運(yùn)行中的電纜線路，因其電纜結(jié)構(gòu)特性，使得電纜線路產(chǎn)生各種損耗，這些損耗是影響電纜長期運(yùn)行的允許載流量的重要因素之一。第一節(jié)電纜線路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識2023/6/631.運(yùn)行中的電纜導(dǎo)體損耗計(jì)算導(dǎo)體損耗，指因電纜本身的電阻，而使得導(dǎo)體的一小部分功率轉(zhuǎn)化為熱量的損耗。

2023/6/642.電纜絕緣層的介質(zhì)損耗

2023/6/653.電纜金屬護(hù)套接地?fù)p耗為了安全，電纜金屬護(hù)套兩端接地，與大地形成通路，將會引起回路電流損耗。即使單點(diǎn)接地，不會形成回路電流，也會有渦流損耗（較小，可忽略）。2023/6/662023/6/674.電纜鎧裝層和加強(qiáng)層的損耗電纜鎧裝層和加強(qiáng)層的損耗產(chǎn)生的原因與電攬金屬護(hù)套的損耗產(chǎn)生的原因相似，只要與大地形成通路，在導(dǎo)體電流的作用下，就有電能損耗。2023/6/68二、電力電纜長期允許載流量的計(jì)算和近似計(jì)算

電纜的長期允許載流量：是指在電纜內(nèi)通過規(guī)定電流時(shí)，在熱穩(wěn)定后，電纜導(dǎo)體達(dá)到長期允許工作溫度時(shí)的電流量。由以下三個(gè)因素決定：（1）.電纜的長期允許工作溫度；（2）.電纜本體散熱性能；（3）電纜裝置情況及其周圍環(huán)境散熱條件。電纜周圍環(huán)境溫度越高，則電纜的載流量越小，所以一條電纜線路，在夏天的允許載流量小，而在冬天的載流量可以大些。2023/6/691.電纜的長期允許載流量計(jì)算2023/6/6102023/6/611公式分析：（1）.環(huán)境溫度的變化影響電纜的長期允許載流量值環(huán)境溫度，是指在正常情況下敷設(shè)電纜的場所周圍環(huán)境介質(zhì)的溫度。通常一般情況下取決于地理、氣象等條件。因此，電纜敷設(shè)的環(huán)境不同，其電纜的長期載流量是不同的。2023/6/612為了方便計(jì)算電纜的長期允許載流量，通常對不同的敷設(shè)場所設(shè)定一個(gè)環(huán)境基準(zhǔn)溫度。電纜的長期允許載流量也會隨著溫度的變化而發(fā)生變化，即溫度越高，長期允許載流量就越小。同樣的一條電纜線路，冬季的允許載流量可以大一些，夏季的允許載流量應(yīng)小一些。具體到某一條線路時(shí)，若除環(huán)境溫度影響，在其他條件與標(biāo)準(zhǔn)敷設(shè)條件相同環(huán)節(jié)中，則電纜允許載流量的計(jì)算式為:2023/6/6132023/6/614（2）.電纜導(dǎo)體載面變化影響電纜的長期允許載流量值。2023/6/615（3）.電纜周圍環(huán)境的熱阻2023/6/6162023/6/6172023/6/618（4）.并列敷設(shè)的電纜根數(shù)因散熱問題也影響電纜長期運(yùn)行載流量變化。電纜并列敷設(shè)的根數(shù)越多，間距就越近，電纜產(chǎn)生的熱量散發(fā)越困難，其電纜的載流就必然減小。對于分別敷設(shè)設(shè)在空氣和直埋敷設(shè)于土壤中的多根電纜，其相對于單根電纜的校正系數(shù)分為K1和K2。見P39表2-7和表2-82023/6/6192023/6/6202.電纜長期允許載流量的近似計(jì)算2023/6/6212023/6/6222023/6/623電纜的電氣參數(shù)決定了電纜的傳輸性能。取決于電纜的結(jié)構(gòu)和幾何尺寸，以及各部分所用材料的電阻系數(shù)、介電常數(shù)和磁導(dǎo)系數(shù)等。1.電纜線芯電阻電纜線芯電阻計(jì)算，考慮線芯直流電阻和線芯有效電阻計(jì)算兩項(xiàng)。三、電力電纜的電器參數(shù)計(jì)算2023/6/624（1）電纜線芯直流電阻計(jì)算最高工作溫度下，單位長度電纜線芯直流電阻的計(jì)算式2023/6/6252023/6/626（2）線芯有效電阻計(jì)算在交流電流作用下，由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，將使線芯電阻增大，此時(shí)的電阻稱為有效電阻。該值的簡化計(jì)算式:2023/6/6272.電纜的電感

線芯電感為內(nèi)感與外感之和。內(nèi)感是線芯內(nèi)部的磁通鏈所產(chǎn)生的電感，外感是線芯外部的磁通鏈所產(chǎn)生的電感。2023/6/6282023/6/6292023/6/6303.電纜的絕緣電阻電纜絕緣電阻由絕緣材料的電阻系數(shù)和電纜尺寸確定。2023/6/6312023/6/6322023/6/6334.絕緣材料的絕緣電阻系數(shù)電纜常用絕緣材料的絕緣電阻系數(shù)與溫度和測量時(shí)的電場強(qiáng)度有關(guān)。一般說來，它隨溫度和場強(qiáng)的上升而下降。含雜質(zhì)較多、絕緣電阻系數(shù)較低的材料，隨溫度上升而下降得較多。聚氯乙烯絕緣比浸漬紙絕緣隨場強(qiáng)變化的關(guān)系更為明顯。2023/6/6342023/6/635計(jì)算電纜的工作絕緣電阻（交流泄漏電阻）或用交流電壓測量電路的絕緣電阻時(shí)，電阻系數(shù)ρ應(yīng)取其相應(yīng)頻率下的數(shù)值。由于絕緣電阻系數(shù)在交流情況下比直流情況下小得多，因此用直流測得的電纜絕緣電阻比用交流測得的高得多。電纜實(shí)際工作絕緣電阻等于絕緣層承受電壓的平方除以絕緣層的介質(zhì)損耗。2023/6/6365.電纜的電容電纜本體相當(dāng)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的圓柱形電容。導(dǎo)線芯和接地的金屬屏蔽層構(gòu)成了電容器的兩個(gè)電極。尤其是在超高壓電纜線路中電纜的電容電流可能達(dá)到與電纜暫態(tài)電流相當(dāng)?shù)臄?shù)值，成為限制電纜容量及傳輸距離的因素。然而，電容也是電纜絕緣本身的一個(gè)重要參數(shù)，可用來檢查電路工藝質(zhì)量、絕緣質(zhì)量的變化等。2023/6/6372023/6/6382023/6/639正確選擇電力電纜型號，對電纜投入使用確保安全運(yùn)行是十分重要的。設(shè)計(jì)電路線路或選用電纜時(shí)，電纜型號和規(guī)格的選擇主要從電纜絕緣種類、電纜護(hù)層種類和導(dǎo)體材料及截面等方面考慮。第二節(jié)電力電纜的選擇2023/6/640一、電纜型號的選擇電纜型號的選擇應(yīng)首先考慮滿足電力電纜敷設(shè)場合的技術(shù)要求，并在此基礎(chǔ)上考慮線芯以鋁代銅，絕緣層以橡塑油浸紙，金屬護(hù)套以鋁代鉛以及在外護(hù)層上發(fā)展橡塑護(hù)套或組合護(hù)套等。1普通電纜型號的選擇見表1-2到1-82高壓電纜的選擇2023/6/641二.按電力電纜導(dǎo)體截面積選用電纜需滿足負(fù)荷電流、短路電流以及短路時(shí)的熱穩(wěn)定等要求。（1）導(dǎo)體溫度不超過允許工作溫度和短路溫度，應(yīng)根據(jù)電纜線路的負(fù)荷電流和短路電流在電纜的標(biāo)稱截面系列中選擇電纜導(dǎo)體截面。（2）對輸、配電電纜線路，主要按負(fù)荷電流和電纜導(dǎo)體的長期允許溫度選擇其電纜導(dǎo)體截面。2023/6/6421.按電纜長期允許載流量選擇電纜截面2.按電纜短路時(shí)的熱穩(wěn)定性選擇電纜截面

2023/6/6432023/6/6443.根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面一般在電纜線路最大負(fù)荷利用而長度又超過20m時(shí)，則按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇截面。2023/6/6454.根據(jù)供電網(wǎng)絡(luò)中允許電壓降校核電纜截面

2023/6/646三、按絕緣種類選用電力電纜1.一般低壓線路

380V線路用電纜在一般場所多選用聚氯乙烯電纜。但聚氯乙烯電纜著火燃燒時(shí)會產(chǎn)生大量黑煙和氯化氫等強(qiáng)腐蝕性氣體，故在火電廠、核電站等不宜采用,而應(yīng)選擇其他性能較好的電纜，如耐阻燃型電纜；而用于船舶的電纜則要選擇船舶專用電纜。2.中低壓電力電纜線路在6~35kv中低壓電力電纜線路中，國際上多選用交聯(lián)聚氯乙烯電纜，我國主要選用不滴流電纜或交聯(lián)聚氯乙烯電力電纜。3.高壓電力電纜

110KV及以上電壓等級的電纜，可根據(jù)具體情況選用自容式充油電纜、鋼管充油電纜、交聯(lián)聚氯乙烯電纜。2023/6/647四、按護(hù)層種類選用電力電纜（1）明敷油紙絕緣電纜要選用裸鋼帶鎧裝（2）在易受腐蝕的環(huán)境中或在地下直埋敷設(shè)時(shí)要選用鋼帶外有外護(hù)套的電纜（3）在水下敷設(shè)或電纜可能受到較大拉力時(shí)要選用鋼絲鎧裝電纜（4）有金屬護(hù)套的電纜敷設(shè)在易振場所時(shí)要選用鋁護(hù)套電纜（5）交聯(lián)聚氯乙烯電纜敷設(shè)在水下，或者電壓等級為63KV及以上時(shí)，要選用有防水金屬護(hù)套的電纜，在水下敷設(shè)或受到較大拉力時(shí)也要選用鋼絲鎧裝電纜。2023/6/648五、電纜附件的選擇根據(jù)電纜的額定電壓、結(jié)構(gòu)、絕緣材料、芯數(shù)和截面積以及安裝環(huán)境的不同，電纜中間接頭和終端接頭有多種型號。見第四章六、直埋電纜埋深要求直埋電纜敷設(shè)的埋深，是從防護(hù)電纜和兼顧經(jīng)濟(jì)性綜合考慮的。見表2-182023/6/6492023/6/650一、油路分段油路分段：將油路分隔成若干油段增加供油點(diǎn)將油路分成若干供油段。通常采用塞止電纜接頭將電纜線路的油路分隔成若干供油段，使每一供油段內(nèi)的油壓處在允許范圍內(nèi)。電纜內(nèi)部暫態(tài)油壓的最大值與供油段長度的平方成正比。第三節(jié)充油電纜線路設(shè)計(jì)2023/6/651當(dāng)線路供油長度較長時(shí)，暫態(tài)油壓最大值會超過允許值，此時(shí)常采用在電纜線路兩端同時(shí)供油的方法，即將原來由一端供油時(shí)的供油長度分為等長兩段，從而暫態(tài)油壓的最大值就降低至原來的1/4。它不需任何特殊的接頭，因此是最簡單的方法。當(dāng)電纜線路更長，采用此方法仍不能滿足要求時(shí)，則要求在線路的適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)安裝特殊的接頭，將整個(gè)油段分隔成兩段以上的供油段，以降低暫態(tài)油壓最大值。這種能把油路分段的特殊接頭一般分塞止電纜接頭和供油電纜接頭兩種。2023/6/652供油電纜接頭是使電纜油能從供油裝置進(jìn)入電纜油道而又不使電纜的油路在該接頭內(nèi)被隔斷的一種接頭。因此其結(jié)構(gòu)要比塞止電纜接頭簡單，內(nèi)部電場分布也比較均勻，所以比塞止電纜接頭安全可靠。對于三芯自容式充油電纜而言，直線電纜接頭就可作為供油接頭使用，因?yàn)槿境溆碗娎|的油路是在金屬套內(nèi)的三個(gè)纜芯之間，可通過接頭的外殼直接與供油裝置接通。但對于單芯電纜，它的油路在導(dǎo)體的中心，必須經(jīng)過絕緣層才能與供油裝置接通，因此須采用不同于直線電纜接頭的特殊供油接頭。如果電纜線路受到嚴(yán)重外力破壞時(shí)，電纜內(nèi)部的油會大量流失而使絕緣受到不利影響。這時(shí)的線路又特別長時(shí)，需要安裝塞止電纜接頭分隔油路，以減小受到損害的電纜長度。2023/6/653二、電纜供油裝置的選擇原則（1）供油裝置可采用壓力箱。壓力箱的可能供油量，宜按夏季高溫滿載、冬季低溫空載等電纜可能的工況下油壓的最大變化范圍條件確定。（2）電纜需要的供油量，應(yīng)計(jì)及負(fù)荷電流和環(huán)境變化所引起電纜線路本體及其附件的油量變化總和。（3）供油裝置的供油量，宜有40%的裕度。（4）電纜線路一端供油方式，當(dāng)每相僅一臺工作油箱時(shí)，對重要回路應(yīng)另設(shè)一臺備用供應(yīng)油箱；當(dāng)每相配有兩臺及以上工作油箱時(shí)，可不設(shè)置備用油箱。2023/6/654三、油箱個(gè)數(shù)計(jì)算最好采用每相單獨(dú)用一只壓力箱供油的彼此獨(dú)立的供油系統(tǒng)。正常運(yùn)行時(shí)，聯(lián)絡(luò)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，形成各自的獨(dú)立供油系統(tǒng)，若有某一相得壓力箱有故障或需要維護(hù)時(shí)，才打開其相關(guān)的聯(lián)絡(luò)閥門，使兩相臨時(shí)公用一個(gè)壓力箱。2023/6/6552023/6/656四、電纜線路油壓要求（1）電纜線路最高部位油壓，在冬季最低溫度空載時(shí)，不得低于允許最低工作油壓。（2）電纜線路最低部位油壓，在夏季最高溫度滿載時(shí)，不得小于允許最低工作油壓。（3）電纜線路最低部位或供油裝置區(qū)間長度一半部位油壓，在夏季最高溫度突增至額定滿載時(shí)，不宜大于允許最高暫態(tài)油壓。2023/6/657（4）電纜線路最高部位或供油裝置區(qū)間長度一半的油壓，在冬季最低溫度從滿載突然切除時(shí)，不得小于允許最低暫態(tài)油壓。（5）自容式充油電纜的允許最低工作油壓和暫態(tài)油壓，必須滿足維持電氣性能的要求，且遵守下列規(guī)定：2023/6/658遵守下列規(guī)定：1.允許最低工作油壓不得小于0.02MPa；2.鉛包、銅帶徑向加強(qiáng)層構(gòu)成的電纜，允許最高工作油壓不得大于0.4MPa，用于重要回路時(shí)不宜大于0.3MPa：3.鉛包、銅帶徑向與縱向加強(qiáng)層構(gòu)成的電纜，允許最高工作油壓不得大于0.8MPa，用于重要回路時(shí)不宜大于0.6MPa；4.允許最高暫態(tài)油壓，可按1.5倍允許最高工作油壓計(jì)。2023/6/659五、暫態(tài)壓力計(jì)算當(dāng)電流負(fù)載增加時(shí)，油的體積就會膨脹，油被擠入壓力箱，在離開壓力箱遠(yuǎn)的地點(diǎn)的壓力就高于接近壓力箱地點(diǎn)的壓力；反之電纜負(fù)載減小時(shí)，油的體積將會收縮，壓力箱又把油壓入電纜，在遠(yuǎn)離壓力處的壓力就低于近端的壓力。對于油在油道中流動時(shí)電纜線路上各點(diǎn)的壓力隨著時(shí)間變化的現(xiàn)象，即稱為暫態(tài)壓力。電纜內(nèi)部的電纜油隨膨脹或收縮而產(chǎn)生的暫態(tài)壓力也可分別稱為暫態(tài)壓力升或暫態(tài)壓力降。暫態(tài)壓力的大小與電纜一端供油和二端供油有關(guān)。2023/6/6602023/6/661六、充油電纜供油系統(tǒng)油箱選擇供油系統(tǒng)是自容式和鋼管式充油電纜線路的一個(gè)重要組成部分。通常充油電纜的供油系統(tǒng)由壓力箱、供油管、真空壓力表，真空閥門、絕緣管及電接點(diǎn)壓力表組成。對于自容式充油電纜來說，其電纜的油壓是借助于與之相連接的供油設(shè)備來保持的，因此供油箱式充油電纜的供油主要設(shè)備。根據(jù)其油箱的結(jié)構(gòu)和工作原理，可分為重力供油箱，壓力供油箱（簡稱壓力箱）和平衡供油箱（或稱恒定壓力箱）。2023/6/6621.重力供油箱利用供油箱安裝高度形成的自然壓力來維持充油電纜油壓的供油裝備稱為重力供油箱。2023/6/663特點(diǎn)是供油壓力與供油吞吐量的大小和環(huán)境溫度無關(guān)，油壓僅與油箱中的油位與該處高差有關(guān)。這種供油箱的優(yōu)點(diǎn)是壓力變化平坦、結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便；缺點(diǎn)是體積較大，需要安裝在一定的高度（線路的最高處的終端）及有可利用的高建筑構(gòu)架放置重力箱，才能保持電纜所需要的油壓范圍，需油量大，線路較短。2023/6/664重力箱一端供油特點(diǎn)如下：（1）.供油段的長度較長；（2）.油壓穩(wěn)定，壓力變化比較平坦；（3）.即使電纜線路有落差，重力箱供油容量也不變化；（4）.對傾斜的線路供油段可延長。2023/6/6652.壓力供油箱壓力供油箱工作原理看P57圖2-11根據(jù)壓力箱供油的特點(diǎn)，分兩種布置形式（1）.壓力箱一端供油特點(diǎn)及使用條件（2）.二端壓力箱供油特點(diǎn)及使用條件2023/6/6662023/6/6673.組合供油箱系統(tǒng)供油段長度為3000~4000m的電纜線路，可將壓力供油箱和重力供油箱組合使用，稱為組合供油系統(tǒng)或稱混合供油系統(tǒng)，是一端壓力供油箱、一端重力供油箱供油。2023/6/6684.平衡（恒壓）供油箱由于重力供油箱必須安裝在高處才能使用。這使得重力供油箱的使用受到限制。而壓力供油箱正好相反，安裝點(diǎn)可任意選擇，但它的供油壓力隨供油量和溫度變化，當(dāng)壓力高時(shí)，供油量相同的條件下，壓力變化更大。2023/6/6692023/6/6705.其他結(jié)構(gòu)形式的供油箱2023/6/671七、充油電纜構(gòu)筑物的轉(zhuǎn)角和結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算電纜線路上的土建設(shè)施，必須根據(jù)電力敷設(shè)的允許彎曲半徑進(jìn)行設(shè)計(jì)，以求最大限度地滿足敷設(shè)施工的要求。當(dāng)井坑電纜線路路徑的高程不同時(shí)，電纜會出現(xiàn)立面彎曲。為了滿足電纜彎曲半徑的要求，立面彎曲同平面彎曲一樣，也要進(jìn)行削角處理。有些不易進(jìn)行削角處理的立面彎曲部位，在敷設(shè)前，可制作特種轉(zhuǎn)角鋼支架加以調(diào)整。P612023/6/6722023/6/6732023/6/6742023/6/675八、電纜固定設(shè)計(jì)安裝在構(gòu)筑物中的電纜，特別是充油電纜，其結(jié)構(gòu)尺寸較大，且笨重，需要在電纜線路上設(shè)置適合數(shù)量的夾具加以固定，用以承受電纜的重力，以免電纜護(hù)層遭受機(jī)械損傷；同時(shí)還應(yīng)充分考慮電纜因負(fù)荷或氣溫的變化而熱脹冷縮引起的機(jī)械應(yīng)力。2023/6/676一、概述交流輸電系統(tǒng)能十分便捷地將電纜送到用戶，應(yīng)用電力電纜作為送電載體的最大問題是損耗大。從電纜的結(jié)構(gòu)講，這些損耗有導(dǎo)電線芯損耗、介質(zhì)損耗、金屬屏蔽損耗和鎧裝損耗等，電纜在運(yùn)輸過程中，上述總損耗占總的傳輸功率的1/5。對于遠(yuǎn)距離輸電，電纜的電容電流也會嚴(yán)重地影響傳輸電流。第四節(jié)直流電纜絕緣的設(shè)計(jì)特點(diǎn)簡介2023/6/677尤其是電纜的長度達(dá)到臨界長度時(shí)，所有電流幾乎全部轉(zhuǎn)為電容電流。跨海送電可以采用交流輸電方式，但必須采用電抗器補(bǔ)償，而海上實(shí)不可能架設(shè)桿塔的，最好的方法是采用高壓直流電纜線路。直流電纜的結(jié)構(gòu)與交流電流的結(jié)構(gòu)基本相同，不同點(diǎn)是絕緣設(shè)計(jì)差異較大。直流電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與其電場分布有關(guān)。2023/6/678（一）直流電壓下的電場分布2023/6/6792023/6/680（二）直流電纜的設(shè)計(jì)特點(diǎn)直流電纜的結(jié)構(gòu)和交流電纜基本相同，對于附件，亦應(yīng)考慮溫度對場強(qiáng)分布的影響。直流電力系統(tǒng)的發(fā)展滯后于交流電力系統(tǒng)，尤其是高壓直流電力電纜的研制遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于交流電纜。目前直流電力還主要使用油紙絕緣，大多采用充油電纜。由于在直流電壓下，場強(qiáng)和電導(dǎo)率成反比，絕緣中的氣隙等弱點(diǎn)承受場強(qiáng)較小，電場分布合理，基本消除了局部放電，所以擊穿強(qiáng)度大大高于交流下的擊穿強(qiáng)度。國際大電網(wǎng)會議建議極性轉(zhuǎn)換試驗(yàn)在1.5倍工作電壓下進(jìn)行，這相當(dāng)與電纜緩慢加上2.5倍工作電壓。2023/6/681二、直接電纜接頭盒的設(shè)計(jì)特點(diǎn)1.增繞絕緣厚度2023/6/6822.直流電纜應(yīng)力錐形狀和長度2023/6/6833.直流電纜反應(yīng)力錐的形狀和長度2023/6/6844.瓷套長度由于直流電纜靜電吸塵，瓷套表面的污穢狀況比交流電纜嚴(yán)重得多，因此設(shè)計(jì)瓷套長度時(shí)，泄漏距離應(yīng)取得比交流電纜大。直流電纜接頭盒瓷套長度的確定方法，與交流電力接頭盒瓷套基本相同。2023/6/685第五節(jié)防雷保護(hù)及減少金屬護(hù)套感應(yīng)電壓計(jì)算一、電纜線路的防雷保護(hù)雷電將直接或間接導(dǎo)致電力系統(tǒng)的部分設(shè)備或線路產(chǎn)生雷電過電壓危及電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，是電力系統(tǒng)發(fā)生故障的主要因素之一。盡管電纜線路大多數(shù)都埋設(shè)在地下、水下、管道等構(gòu)筑物中，而架空絕緣電纜只占極少數(shù)，遭雷擊可能性很小，但它必定是與架空線或其他電氣設(shè)備相連的，同樣有被雷擊的可能。必須了解電纜線路的防雷保護(hù)和與之相關(guān)的電纜接地裝置設(shè)計(jì)的基本知識。2023/6/6861.電纜主要絕緣的防雷保護(hù)措施及設(shè)備為了保證電纜線路的安全運(yùn)行，必須考慮對電纜的主絕緣和金屬護(hù)套進(jìn)行防雷保護(hù)設(shè)計(jì)。電纜的主絕緣的防雷保護(hù)，可采用空氣間隙和避雷器。另外，在發(fā)電廠、變電站，除使用避雷器，也采用避雷針（線）作為防雷保護(hù)，處于這些地方的電纜因此而受到保護(hù)。（1）保護(hù)間隙：主要用于限制大氣過電壓，一般用于配電系統(tǒng)、線路和變電站進(jìn)線端保護(hù)。采用保護(hù)間隙的防雷保護(hù)措施目前已基本被淘汰。（2）避雷器：用來保護(hù)變（配）電設(shè)備和線路免受大氣過電壓的損害。它接于高壓導(dǎo)線與地之間，借助于火花間隙和閥片的作用，限制被保護(hù)設(shè)備上的過電壓值小于允許電壓值，并在半個(gè)周期時(shí)間內(nèi)切斷工頻續(xù)流，從而對變（配）電設(shè)備起保護(hù)作用。2023/6/68720世紀(jì)20年代，出現(xiàn)了鋁避雷器、氧化膜避雷器和丸式避雷器。30年代出現(xiàn)了管式避雷器。50年代出現(xiàn)了碳化硅避雷器。70年代又出現(xiàn)了金屬氧化物避雷器?，F(xiàn)代高壓避雷器，不僅用于限制電力系統(tǒng)中因雷電引起的過電壓，也用于限制因系統(tǒng)操作產(chǎn)生的過電壓。1）管式避雷器，是一種滅弧能力很強(qiáng)的壁雷器。2）閥式避雷器分為碳化硅避雷器和金屬氧化物避雷器見P66圖2023/6/6882023/6/6892.電纜金屬護(hù)套的防雷保護(hù)雷電流不僅會侵入電纜的導(dǎo)體，還會侵入電纜的金屬護(hù)套。當(dāng)雷電流侵入時(shí)，雷電波在終端和絕緣接頭的金屬護(hù)套處會發(fā)生畸變，產(chǎn)生相當(dāng)?shù)倪^電壓，以至使電纜的外護(hù)層被擊穿危及電纜的安全運(yùn)行。因此，必須對電纜的金屬護(hù)套、外護(hù)套采取防雷保護(hù)措施，一般都使用護(hù)層保護(hù)器。電纜護(hù)層保護(hù)器，應(yīng)用于單芯電力電纜線路中，限制電纜金屬護(hù)層上的感應(yīng)過電壓，確保護(hù)層絕緣不被過電壓擊穿，在一端接地的電纜線路路線及交叉互聯(lián)的電纜線路中都可使用它。

2023/6/690護(hù)層保護(hù)器分單相式與三相式兩種，主要元件是非線性電阻的閥片。其工作原理同金屬氧化物避雷器工作原理相似。單相式護(hù)層保護(hù)器是將一片或幾片閥片裝在一個(gè)密封罐內(nèi)，或密封在一個(gè)環(huán)氧樹脂的鑄件內(nèi)。三相式護(hù)層保護(hù)器是將三組閥片接成星形接線，并進(jìn)行密封，適用于終端或工作井內(nèi)的絕緣頭。三根同軸引出線與絕緣接頭連接。2023/6/691但從經(jīng)濟(jì)角度考慮，一般僅對110KV及以上電壓等級的超高壓電纜的金屬護(hù)套、外護(hù)套作防雷保護(hù)。由于雷電流在金屬護(hù)套的傳輸現(xiàn)象很復(fù)雜，迄今為止，還沒有研究出好的方法對電纜金屬護(hù)套進(jìn)行防雷保護(hù)，對此各國正加緊研究。如日本對電纜金屬護(hù)套的防雷保護(hù)主要采用氣體絕緣金屬封閉電器電纜終端保護(hù)。2023/6/6922023/6/6933.塔終端處電纜的防雷保護(hù)處于塔終端的電纜，其金屬護(hù)套也必須做好防雷保護(hù)。間接接地方式如圖2-26所示

2023/6/694電纜5的金屬護(hù)套通過貼塔1間接連接接地接地。但因鐵塔體與電纜金屬護(hù)套處于同一電位，電纜金屬護(hù)套的感應(yīng)電流會流到鐵塔上，對鐵塔有一定的腐蝕作用。直接接地方式如圖2-26（B)所示將位于鐵塔1上的電纜5的金屬護(hù)套用接地線3引至地面并接地。當(dāng)接地線3過長時(shí)可另加裝保護(hù)裝置4并接鐵塔。它與間接接地方式相比，電纜金屬護(hù)套的感應(yīng)電流不會流到塔體上，但雷電流侵入時(shí)，由于接地線長、波阻抗大，抑制雷電流不充分，將導(dǎo)致電纜金屬護(hù)套與塔體的電位差很高。2023/6/6954.接頭處的防雷保護(hù)對于電纜線路交叉換位處的絕緣接頭，必須采用外護(hù)層保護(hù)裝置對接頭的絕緣處作防雷保護(hù)。2023/6/696二、金屬護(hù)套感應(yīng)電壓計(jì)算及減少感應(yīng)電壓方法接地是將電氣設(shè)備的某些部分用導(dǎo)線與埋設(shè)在土壤或水中的金屬導(dǎo)體相接連。為保證電纜金屬護(hù)套對地保持良好的絕緣，安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)線路的不同情況，按照經(jīng)濟(jì)合理的原則，在金屬護(hù)套的一定位置采用特殊的連接和接地方式，并同時(shí)裝置護(hù)層保護(hù)器以防止電纜護(hù)層被擊穿。2023/6/697單芯電纜的導(dǎo)線與金屬屏蔽可看座一個(gè)變壓器的一次繞組與二次繞組。當(dāng)電纜的導(dǎo)線通過交流電流時(shí)，其周圍產(chǎn)生的一部分磁力線將與屏蔽層鉸鏈，使屏蔽層產(chǎn)生感應(yīng)電壓。感應(yīng)電壓的大小與電纜線路的長度和流過導(dǎo)體的電流成正比，電纜很長時(shí)，護(hù)套上的感應(yīng)電壓疊加起來會達(dá)到危及人身安全的程度。在線路發(fā)生短路故障、遭受操作過電壓或雷電沖擊時(shí)，屏蔽上會形成很高的感應(yīng)電壓，甚至可能擊穿護(hù)套絕緣。2023/6/698如果屏蔽兩端同時(shí)接地使屏蔽線路形成閉合通路，屏蔽中將產(chǎn)生環(huán)形電流，電纜正常運(yùn)行時(shí)，屏蔽上的環(huán)流與導(dǎo)體負(fù)荷堵電流基本上為同一數(shù)量級，將產(chǎn)生很大的環(huán)形損耗，使電纜發(fā)熱，影響電纜的載流量，減短電纜的使用壽命。因此，電纜屏蔽應(yīng)可靠、合理地接地，電纜外護(hù)套應(yīng)有良好的絕緣。2023/6/6991.金屬護(hù)套感應(yīng)電壓計(jì)算當(dāng)電流在交變電壓運(yùn)行時(shí)，線芯中通過的交變電流必然會產(chǎn)