電纜線(xiàn)路的防雷保護

電纜線(xiàn)路的防雷保護

雷電將直接或間接導致電力系統的部分設備或線(xiàn)路產(chǎn)生雷電過(guò)電壓及電力系統安全運行，，是電力系統發(fā)生故障的主要因素之一。盡管電纜線(xiàn)路大多數都埋設在地下、水下、管道等建筑物中，而架空絕緣電纜只占極少數，遭受雷擊可能性很小，但它必定是與架空線(xiàn)或其他電氣設備相連接的，因此同樣有被雷擊的可能，要對其采取防雷保護。固有必要了解電纜線(xiàn)路的防雷保護和與之相關(guān)的電纜接地裝置設計的基本知識。

1.電纜主要絕緣的防雷保護措施及設備

為了保證電纜線(xiàn)路的安全運行，必須考慮對電纜的主絕緣和金屬護套進(jìn)行防雷保護設計。

電纜的額主絕緣的防雷保護，可采用空氣間隙和避雷器。

另外，在發(fā)電廠(chǎng)、變電站，除使用避雷器，也采用避雷針（線(xiàn)）作為防雷保護，處于這些地方的電纜因此而受到保護。

（1）保護間隙：主要作用于限制大氣過(guò)電壓，一般用于配電系統、線(xiàn)路和變電站進(jìn)線(xiàn)段保護。采用保護間隙的防雷保護措施目前已基本被淘汰。

（2）避雷器：用來(lái)保護變（配）電設備和線(xiàn)路免受大氣過(guò)電壓的損害。它接于高壓導線(xiàn)與地之間，借助于火花間隙和閥片的作用，限制被保護設備上的過(guò)電壓值小于允許電壓值，并在半個(gè)周期時(shí)間內切斷工頻續流，從而對變（配）電設備起保護作用。

20世紀20年代，出現了鋁避雷器、氧化膜避雷器和丸式避雷器，30年代出現了管式避雷器，50年代出現了碳化硅避雷器、70年代又出現了金屬氧化物避雷器。現代高壓避雷器，不僅用于限制電力系統中因雷電引起的過(guò)電壓，也作用于限制因系統操作產(chǎn)生的過(guò)電壓。

1）管式避雷器，是一種滅弧能力很強的避雷器。管式避雷器由產(chǎn)氣管、內部間隙和外部間隙三部分組成。產(chǎn)氣管由纖維有機玻璃或塑料制成，內部間隙裝在產(chǎn)氣管內，一個(gè)電極為棒形，另一個(gè)電極為環(huán)形。當線(xiàn)路上遭到雷擊或感應雷時(shí)，雷電過(guò)電壓使管式避雷器的內、外間隙擊穿，強大的雷電流通過(guò)接地裝置入地。由于避雷器放電時(shí)內阻接近零，因此其殘壓極小，但工頻續流極大。雷電流和工頻續流使管子內部間隙產(chǎn)生強烈電弧，使管內壁材燃料產(chǎn)生大量滅弧氣體，由管口噴出，強烈吹弧，使電弧迅速熄滅，全部滅弧時(shí)間至多0.01S（半個(gè)周期）。這時(shí)外部間隙的空氣恢復絕緣，使避雷器與系統隔離，恢復系統正常運行。

2）閥式避雷器分為碳化硅避雷器和金屬氧化物避雷器（又稱(chēng)氧化鋅避雷器）。碳化硅避雷器廣泛應用于交、直流系統，保護法定、變電設備的絕緣。

氧化鋅避雷器由于保護性能的優(yōu)于碳化硅避雷器，正逐步取代后者，廣泛應用于交、直流系統，保護發(fā)電、變電設備的絕緣，尤其適用于中性點(diǎn)有效接地的110kV及以上電網(wǎng)。這類(lèi)裝置通常安裝在架空線(xiàn)側和變電站側，與被保護的電纜導體并聯(lián)且接地，只有少數情況下才在電纜兩側安裝。

2.電纜金屬護套的防雷保護

雷電流不僅會(huì )侵入電纜的導體，還會(huì )侵入電纜的金屬護套。當雷電流侵入時(shí)，雷電波在終端盒絕緣接頭的金屬護套處會(huì )發(fā)生畸變，產(chǎn)生相當高的過(guò)電壓，以至使電纜的外呼層被擊穿危及電纜的安全運行。因此，必須對電纜的金屬護套、外護套采取防雷保護措施，一般都使用護層保護器。

電纜護層保護器，應用于單芯電力電纜線(xiàn)路中，限制電纜金屬護層上的感應過(guò)電壓，確保保護層絕緣不被電壓擊穿，在一端接地的電纜線(xiàn)路及交叉互聯(lián)的電纜線(xiàn)路中都可以使用它。護層保護器分單相式和三相式兩種，主要原件是非線(xiàn)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。單相式護層保護器是將三組閥片裝在一個(gè)密封罐內，或密封在一個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂的鑄件內。三相式護層保護器是將三組閥門(mén)接成星形接線(xiàn)，并進(jìn)行密封，適用于終端或工作井內的絕緣接頭。三相式護層保護器與換位銅排一起裝在特制的換位箱內，用三根同軸引出線(xiàn)（或稱(chēng)同軸電纜）與絕緣接頭鏈接。

但從經(jīng)濟角度考慮，一般僅對110kV及以上電壓等級的超高壓電纜（單芯電纜）的金屬護套、外護套作防雷保護。

由于雷電流在金屬護套的傳輸現象很復雜，迄今為止，還沒(méi)有研究出好的方法對電纜金屬護套進(jìn)行防雷保護，對此世界各國正加緊研究。如日本對電纜金屬護套的防雷主要采用氣體絕緣金屬封閉電器（GIS）電纜終端保護。