高压单芯电缆接地故障下的地电位升与护层工频过电压研究

近年国内高压电缆线路外护层以及护层保护器击穿损坏的事故频发,为了优化电缆线路护层接地系统设计以及合理选择护层保护器,本研究基于PSCAD-EMTDC对110 kV纯电缆线路和架空线-电缆混合线路分别进行了仿真建模,分析了二者在单相接地短路故障情况下,采用各类护层接地方式的地电位升与护层工频过电压幅值特征,并探讨了电缆线路长度和接地电阻对护层工频过电压的影响,最终依据仿真计算结果提出了护层保护器的选用建议。研究结果表明:仅采用护层交叉互联的纯电缆线路和架空线-电缆混合线路,局部地电位升较小,最大护层工频过电压在4 kV~6 kV;纯电缆线路中护层单端接地段与交叉互联段的连接处以及架空线与护层单端接地的连接处存在严重的地电位上升,且受连接处接地电阻值影响明显,幅值可达24 kV,地电位升与感应电压的叠加使得护层工频过电压幅值远高于仅存在护层交叉互联的线路。研究结果可为电缆线路的护层接地系统设计以及护层保护器的选型提供参考依据。