埋地电缆和架空线路的防护方式截然不同。前者依靠连续接地的屏蔽层和固体绝缘体;后者则依靠空气、距离以及能够闪络并恢复的绝缘体。
在两者交汇处,不匹配之处暴露无遗。来自架空线路的入射波到达线路转入地下的位置,遇到无法发生闪络和恢复的电缆,并将能量集中在变化发生的地方。
正因如此,即使在其他方面没有特别处理的线路上,过渡点在设计时也需要安装浪涌保护器、仔细接地并给予足够的重视。

为什么枢纽站需要浪涌抑制器
行波是沿着导体移动的扰动,它将能量分配到沿线继续传播的能量和从不连续处反射回来的能量,以此来应对遇到的任何情况。
从架空导线切换到埋地电缆是一个显著的线路不连续点。两种线路的浪涌阻抗不同,波形也会相应改变,切换点处的电压取决于两种阻抗之间的平衡。
架空线路能够相对轻松地承受过电压事件。绝缘子上的闪络是可见的,可以自行清除并修复。而埋地电缆则没有这种选择:它的绝缘层是实心的,任何击穿都是永久性的。
这种过渡状态,由于既属于两个世界,又不完全属于任何一个世界,最终承受了最糟糕的风险,却没有上层世界的自我保护机制。
过渡处的浪涌保护器通过将传入波的能量导入大地来限制到达电缆的电压,防止绝缘层承受该电压。
过渡点需要什么
在设计良好的架空电缆转换装置中,通常包含五个部件。
明确的保护水平
必须说明电缆末端必须承受的冲击电压,因为协调装置是围绕这个数值构建的。
具有相应职责的逮捕器
额定电压、能量和连续运行要求均取决于电网和接地情况,而不是取决于产品目录默认值。
与地球的短而直接的连接
避雷器与其接地连接之间的导线承载着高频电流并增加电压,因此其长度很重要。
已知尺寸的接地电极
过渡处的接地电阻是保护措施的一部分,没有明确说明的设计无法进行验证。
能够承受压力的电缆末端
电缆末端的端接细节、屏蔽层连接和护套电压限制都属于同一计算范畴。
绝缘协调是指选择避雷器、电缆绝缘和接地装置,使每一层在同一事件中都能按正确的顺序发挥作用。
两种接触方式
这两条路线失败的原因各不相同,而这些差异也解释了为什么这种转变需要单独设计。
| 方面 | 高架线路 | 埋地电缆 |
|---|---|---|
| 对过电压的响应 | 绝缘体可能会闪络并恢复 | 固体绝缘材料会遭受永久性损坏。 |
| 接地 | 沿路线通过电线杆分布 | 带有特定点的粘合屏 |
| 维修通道 | 通常很简单 | 挖掘工作,而且往往是在一年中最糟糕的时候进行。 |
| 事件发生后的诊断 | 通常可见 | 通常需要进行测试,最终可能需要挖掘。 |
因此,转换过程中的失败往往会造成与其物理规模不成比例的昂贵损失。
行波沿着架空线路到达,到达过渡段,然后根据遇到的情况反射或继续传播,这就是为什么两条线路连接处的几何形状如此重要的原因。
浪涌保护器安装出错的地方
转换点处反复出现的故障很少是细微的。
- 避雷器安装在电线杆上,带有长长的接地线,从电缆末端向下延伸并远离电缆末端。
- 长屏蔽层末端采用无护套电压限制的电缆终端。
- 回填矿坑时,筛网与接地电极之间的连接被遗忘了。
- 施工过程中添加或移动了过渡杆,但未重新进行坐标检查。
- 已安装接地电极但从未测量,导致设计值未经验证。
这些都是连接件而不是组件,因此详细图纸比设备清单更重要。
过渡杆承载着线路的改变,通常也承载着避雷器,因此其接地和检修必须与电缆一起设计。
杆顶浪涌抑制器和长接地线
情况:一条乡村馈线在过渡杆的高处安装了一个避雷器,接地线沿着杆向下延伸几米,连接到电缆坑旁边的电极。
发现:从单线图上看,线路布置似乎正确,且各元件的额定值也符合要求。然而,引线长度在快速动作过程中会增加电压,导致电缆末端承受的应力比协调演练中预想的要大。
决定:将避雷器移至更靠近电缆终端的位置,缩短接地连接并将其直接连接到过渡处的电缆屏蔽层,并对电极进行测量和记录。
结果:修改后的布置符合绝缘系数的假设,而且由于只是硬件和几何形状的改变,而不是更换电缆,所以成本很低。
避雷器的接地电阻是保护的一部分,而不是事后测量的细节,因为它的值决定了绝缘层所承受的电压。
浪涌抑制器的安装位置选择
设备放置的位置会改变电缆末端所受到的影响。
| 放置 | 对保护的影响 | 实际后果 |
|---|---|---|
| 在过渡杆处,靠近电缆末端 | 电缆的最短保护路径 | 需要足够的安装高度和便于更换的空间。 |
| 沿着架空线路继续前行 | 留下设备和电缆之间部分路径 | 成本更低,但对电缆而言效果较差。 |
| 仅限变电站内部 | 保护的是设备,而不是过渡过程。 | 长馈线电缆末端故障的常见原因 |
第一种方法并非总是可行,如果不可行,则必须将到保护点的距离纳入计算,而不是忽略它。
将浪涌抑制器接地
避雷器的工作原理是导电,而导电的电流必须以最短路径到达大地。每米导线都会增加电感,而每增加一米电感,电流流过时都会增加电压。
从绝缘设计所依据的保护裕度中减去该电压,因此接地连接的长度和走向被视为设计的一部分,而不是安装偏好。
在过渡段,电缆屏蔽层和接地电极处于同一路径上。在电缆末端将它们连接起来,可以确保两者在事故发生时保持相同的电位;而省略这一连接,则会导致护套绝缘层承受超出其设计承受范围的电位差。
然后,测得的接地电阻就成为闭合回路的数值,因为这是知道实际建造的装置与设计装置是否相符的唯一方法。
拉动电缆之前
趁着矿坑还没关闭,抽奖活动还没结束,还有四件事需要完成。
以书面形式确认防护级别
设计中假定的数值应该记录下来,以便日后对避雷器进行更改时可以进行核对。
确定接地电极位置
它必须易于到达,位于交通区域之外,并且与离开矿坑的电缆线路兼容。
最后确定屏幕粘合方式。
屏幕是否需要粘合以及如何粘合,是在终端准备之前确定的。
拍摄布置图。
回填之前,一张能清晰看到接地情况的照片,比事后凭记忆写的一段话更有价值。
记录的内容
过渡时期的记录虽然篇幅短小,但价值却不成比例地高。
- 阻铁类型、额定值和批次或序列号。
- 测得的接地电阻及其测量日期。
- 电缆末端的连接装置(附图)。
- 过渡段相对于路线图的位置。
- 施工过程中所做的任何变更及其原因。
这样就足以在不打开坑洞的情况下重建电缆保护装置。
供应商可以决定什么,不可以决定什么
电缆制造商可以说明绝缘层设计承受的冲击强度以及端接处的机械极限。这两个参数直接用于协调工作。
制造商无法决定避雷器的安装位置、接地线的长度或现场的接地电阻。这些都属于电网设计和电线杆周围土建工程的范畴。
如果在询价阶段将两者结合起来,则项目最终会采用一条电缆,其标称耐受等级与所安装的保护措施相匹配。
如果它们不在一起,过渡工作就是基于两个独立合理的决定,而没有将它们联系起来的计算,这就是建造良好的电缆在第一个风暴季节发生故障的原因。
过渡保护的询价输入
这些检查点使得在连接之前,可以对电缆末端、浪涌保护器及其周围的接地进行相互检查。
- 该过渡段设计的冲击耐受水平
- 避雷器类型、额定值和预期安装位置
- 设备的接地连接的长度和路径
- 目标接地电阻及其验证方法
- 电缆末端的屏蔽层连接和护套电压布置
- 终端处的电缆结构,包括屏蔽层
- 电缆末端连接的终端和设备
- 业主希望在交车时收到的测试记录和照片
IEC 60502 、 IEC 60228和IEC 60332等技术标准可以统一电缆结构和测试术语。最终的系统决策仍以已批准的项目规范、适用的当地法规以及合格的设计机构为准。
金川电缆支架,用于架空到地下过渡
金川电缆供应的电缆具有绝缘和屏蔽层细节,绝缘协调工作取决于这些细节,并且可以确认适用于所订购结构的耐压值。
查看电缆范围和制造概况,然后将过渡细节与电缆末端一起纳入讨论。
在准备终端之前,先确定浪涌保护器的布置方案,因为电缆末端和其上方的保护装置的尺寸必须相互匹配。
常问问题
为什么过渡点要单独处理?
它连接了两条浪涌阻抗和过电压容忍度不同的路径,因此它承受的压力是任何一条单独路径都不会承受的。
浪涌保护器的作用是什么?
当电压超过其阈值时,它会导通并将能量导入大地,从而限制到达电缆末端的电压。
什么是绝缘协调?
这是选择避雷器、绝缘等级和接地方式的过程,以便它们能够按正确的顺序承受同一事件。
接地导线的长度重要吗?
确实如此。导线本身具有电感,因此较长的连接线会在事件发生时增加电压,从而减少电缆的可用裕量。
电缆屏蔽层在过渡处是否需要粘合?
在大多数装置中,屏蔽层在电缆末端与接地电极连接,因此在发生事件时,两侧会同时上升,而不是由护套绝缘层承载差值。
如何验证设计方案?
通过测量安装处的接地电阻,记录布置情况,并将其与协调练习中使用的假设进行比较。
更换电缆能否降低风险?
在一定范围内。所订购电缆的绝缘等级是一个考虑因素,但安装位置、接地方式和连接长度通常会决定最终结果。
阻雷器应该安装在哪里?
尽可能靠近电线杆末端,这样保护路径就短,电缆终端承受的电压也有限。
应该保留哪些记录?
避雷器类型和额定值、测量的接地电阻、连接布置(附照片)以及施工过程中所做的任何更改。
金川电缆如何支持过渡设计?
金川电缆可以确认所提供结构的绝缘耐受性和屏蔽细节,这是电缆端协调计算的一部分。








