電纜護層是指為防止水分浸入在電纜外層所包的一層密封的金屬包皮。城市中電能已廣泛採用電力電纜傳輸，高壓電纜護層中產生感應電壓是電力電纜中的普遍現象。過高的護層電壓不但對人和相關設備的安全產生影響，更重要的是，護層電壓產生護層環流，護層電流不但造成能量損耗，降低傳輸效率，而且使電纜溫度上升，影響電纜壽命，並影響電纜的傳輸容量。
基本介紹
- 中文名：電纜護層
- 外文名：Cable sheath
- 學科：電力工程
- 領域：能源
- 範圍：電力系統
- 釋義：密封的金屬包皮
簡介,電纜金屬護層的感應電壓,電纜護層補償電感基本原理,電纜護層補償裝置,總結,
簡介
城市中電能已廣泛採用電力電纜傳輸，高壓電纜護層中產生感應電壓是電力電纜中的普遍現象。過高的護層電壓不但對人和相關設備的安全產生影響，更重要的是，護層電壓產生護層環流，護層電流不但造成能量損耗，降低傳輸效率，而且使電纜溫度上升，影響電纜壽命，並影響電纜的傳輸容量。
敷設時常採用三段換位的方法降低護層電壓。隨著城市建設的發展，電纜改造越來越多，但電力電纜線路改造時容易造成換位的電纜三段不等長，其長度往往不能滿足原來的三段換位要求，從而引起金屬護層電壓不平衡，產生護層環流。
國內外普遍採用的方法是補償電纜(即增加電纜的長度) 使其長度與原三段換位法的電纜等長，並將多放的電纜盤放在電纜溝中。這種方法不僅增加電纜長度即增加成本，而且多放電纜往往受到空間和敷設條件的限制。提出了一種更有效的方法，即用補償電感的方法，並研製出補償裝置，通過調節裝置上的繞組和氣隙，能抑制護層終端感應電壓，可以減小或消除護層感應電壓，減小護層環流，從而大幅減小電纜損耗，同時採用所提出的方法可以有效地降低電纜改造成本。
電纜金屬護層的感應電壓
當電纜導線通過電流時，在其周圍產生磁通，磁通不僅與線芯迴路相鏈，同時也與電纜的金屬護層相鏈，在金屬護層上產生感應電壓，其值與線芯截面、電纜間距離和電流大小有關。現以套用廣泛的雙迴路電纜為例分析電纜護層電壓的計算方法。
為了減少護層電壓的影響，正常情況下普遍採用三段換位的方法。電纜金屬護層電壓(由護層感應電動勢引起)與電纜和線芯電流大小乘積成正比。
因此，在電纜長度較長的情況下，感應電動勢可能達到很大的數值。電纜分段不宜過長，分段長度控制在500~800m之間比較合適。因此，在一般情況下，電纜護層兩端或多點應牢固接地，以免護層電壓造成危害。但是，護層接地形成通路，感應電動勢就會引起電流而在護層中產生損耗，因而降低了電纜的傳輸容量。因此，當電纜長度較短，每根電纜中護層電壓不超過10～50V時，可以將電纜護層對地絕緣，僅一點與地接通。而對於長電纜線路，可採用特製接頭盒。這種特製接頭盒在電的方面把兩段電纜線芯連線起來，而電纜的金屬護層2段互相絕緣，每段電纜長度仍根據每段電纜護層電壓不超過10～50V 來確定。
為了減少接地點，可採用換位連線法。電纜經過換位後，連線在一起接地。這種連線方法，如電纜是對稱敷設，且每段長度相等，在平衡負載條件下，在金屬護層中兩接地點間的感應電動勢等於零，因此不會產生電流。每一絕緣外套連線接頭盒承受的電壓為每段電纜長度護層電壓的3倍。採用這種連線方法時，每段電纜長度應力求相等，電纜敷設位置應力求對稱平衡。在電纜長度不相等時，在兩接地點間將有電壓，因而產生電流。但此時所產生的損耗比將兩點直接接地時大幅減小。
電纜護層補償電感基本原理
在電纜改造中，由於地形條件等的限制，改造後電纜的長度往往與原來不完全相同，其長度發生變化，末端電纜一般不會正好等於原來的三段之長。在敷設不對稱或電纜三段長度不相等時，在兩接地點之間將有電壓，因而在金屬護層中產生環流。在電纜終端增加補償電感，即在鐵芯上繞制線圈，此線圈一端接電纜金屬護層末端，另一端接地。單芯電纜導電線芯中有交變電流通過時，在其周圍產生交變磁場，此交變磁場不僅與線芯本身和金屬護層相鏈，同時線圈相鏈，進而會線上圈中產生感應電動勢，此電動勢可抵消電纜改造中由於三段不平衡所產生的護層末端電壓。
電纜護層補償裝置
補償裝置委託專門定做動模設備的特種變壓器廠定做，為拆裝式、氣隙可調、有可改變變比抽頭的電感(類似拆裝式零序變流器)。從用戶方便及套用更廣泛考慮，對補償裝置作了進一步改進，一是繞組總匝數改為120匝(以適應更寬的套用範圍) ，分別在40、60、80、100 匝引出抽頭，並聯到接線端子。氣隙由任意可調改為“相對固定與可調”結合，即一般用廠家提供的優選設定值(0.5mm) ，特殊情況可以根據要求調整。設計中考慮了抗一次短路電流衝擊。據此重新定做了可實際套用的補償裝置。該裝置樣機經現場運行，並進行大量測試，結果表明達到理想的補償效果。
總結
通常電纜改造後，電纜三段不等長造成護層電壓不平衡，從而引起護層環流，造成能量損耗，從而影響電纜的載流量，並降低電纜壽命。對電纜護層電壓進行研究，提出了補償電感的方法，給出了相關的計算模型，並研製了補償裝置。現場運行表明，使用該補償裝置，能使護層終端感應電壓大為降低，有效減小了護層環流。
