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技术交流
MDF保安单元承受输电线路感应的能力
熊万洲,徐大成
(中南电力设计院,武汉430071)
[摘要]根据HYA电缆防护设计的特点及MDF保安单元性能,分析计算了实际工程中输电线路感应的影响程度
提出了MDF保安单元可取代末端电缆保安器的设计方案,以及电缆保安器的改进措施
关键词MDF保安单元电缆保安器输电线路感应影响
0引言
图1中,I。为电缆保安器动作时回路中的总电流;R
为始端保安器接地电阻;R。为末端保安器接地电阻;R
输电线路故障时,瞬时短路电流会在邻近的HYA电为通信机房接地电阻;Gn、G:.为电缆保安器放电管;G1
缆上产生感应电动势,当电压超过允许值时,应根据具体为MDF保安单元内置放电管。该设计方案没有考虑MDF
情况,通过技术经济比较和协商,采取必要的防护措施,的存在及内置放电管的防护作用,当电缆保安器放电管
来保证人身和电信设备安全。对于HYA市话电缆,Gn、G:动作时,回路中的总电流为:
目前主要的防护措施是在电缆两端加装电缆保安器,该设
E
备的核心元件是传统的R-250大功率陶瓷气体放电管,其
Rb+Z、l+R。
核心技术指标为短时耐工频电流大于20A。这种设计基于式中,E为HYA电缆上产生的感应电动势,V;Zn为
两点:一是忽略市话端局(包括交换设备、接入网设备、HYA电缆线束阻抗,2/km:;4为HYA电缆长度,km
总配线架、终端设备等)自身防护能力;二是考虑输电线
那么每个放电管中的工频电流为
与通信线长距离平行接近(大于50km),感应电动勢可能
I=I,/
达到近万伏。
式中,I为HYA电缆保安器每个放电管中的工频电流,
随着技术的发展,市话端局的总配线架(MDF)保安单A;n为HYA电缆导线根数,如100对电缆,n=2
元不断改进,泄流器件经历了炭精块、陶瓷气体放电管、
半导体放电管、集成电路单元的逐步换代,保安性能得
通信电缆保安器系列产品主要技术指标见表1。
到大幅提升。另外,接入网设备的批量建设,使得HYA
表1通信电缆保安器系列产品主要技术指标
市话通信电缆的延伸长度大幅降低,在经济较发达的农村
数
般为1~2.5km~5,并且还有继续缩短的趋势,使其受
a350士70V:b250土50V
输电线路影响程度也大幅降低。
为此,应根据现有设备的防护能力及影响程度,重新
0.A]s/10次
考虑防护设计方案,合理选择电缆保安器容量。
OKA
1HYA电缆的防护
向电压
X 10mm
HYA电缆受输电线路瞬时感应影响,终端设备的电
机箱抗电强度
>AC 3 500V
压超过1030V(≤0.2s)时1~,常规的保护设计方案如图
该设计中,末端通信电缆保安器放电管G。与MDF保
1所
安单元内置放电管G1处于并联状态,属于重复设置,能
否取消G。,取決于MDF保安单元的结构及放电管G1的
电力线路
MDF
耐流能力。
交接箱
HYA电蛾
τ接Y谘丝
)G
2MDF保安单元的防护功能
MDF为外线侧连接铜芯双绞线市话通信电缆、内线
侧连接电信交换或接人设备的用户电路,可通过跳线进行
图1HYA电缆常规保护设计方案
线号分配接续,且具有过电压/过电流防护、告警功能及
基金项目:国家能源局2012年行业标准制(修)订计划(编号能源20120014)
收稿日期:2014-01-21
作者简介:熊万洲(1961-),教高,从事输电线路通信保护设计工作;徐大成(1983-),硕士,工程师,从事输电线路电气设计工作。
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(3)
过电流危害的第一级保护装賢(如图2所示),按过流保式中,R为通信机房接地电阻,2。
保安单元为防止局内设备和操作者人身遭受过电压
测试端口的配线架?。
护方式的不同,可分为限流型和分流型。保安单元的各端3.1电缆线東阻抗
径和芯线对数直接相
HYA电缆
线東阻抗与芯线直
中HYA电线束阻
为
子可分为外线端A、B,内线端A'、B,地线端E,告警
关,式(1
式(3
+(m
信号端S°
Zn
式中
Z1为
电缆单芯线自阻
YA电然芯线间互阻抗
不同直径和对数,的
计算的
H
失效告
根据
线束阻抗曲线如图4所示。
熔丝
芯线直径0.4m
BO
线直位05m呼
图2
气体放电管保安单元
芯线直径0.
图2中,G、G2为放电管;K为放电管失效告警开
さ线直径O9mn
关;R1、R2为正温度系数热敏电阻PTC过流保护元件。
MDF保安单元的主要功能之一就是防止外线附近的输电
线路或输电装置和铁路电气化系统发生故障时,在外线上
感应出短时交流电压6-的,并应能通过表2中规定的输电
线路感应试验(适于陶瓷气体放电管)。
表2保安单元耐流能力
图4HYA电缆线束阻抗曲线
附冲击电流能力试验
电流有效值试验次数冲击电流波形每次间隔试验次数
标称电途对交流鬼流力试验
3.2MDF耐流能力的验算
由表2可知,MDF保安单元本身具有很高的耐输电为广泛),保守取R。+R,为109,各种工况下MDF保安
100A10100193min
选择芯线直径为0.4mm、对数为100(工程中使用最
线路感应能力,并明确要求耐交流电流能力试验(每次持单元中每个放电器承受的电流计算结果如图5所示。
注:附交流电流能力试验,每次持续放电1s,间隔3min
续放电1s,间隔3min)电流有效值为5A。
我国从1999年开始,MDF保安单元中的气体放电管
2
F=5 000V
逐步被固体半导体放电管所代替明,后者具有体积小、
稳定性好、残压低、响应速度快、发热量低等优点。文献
15
00
9]以列表的方式对其进行了比较,其中最小体积为
4mmX2mm的固体半导体放电管能承担10A的工频电
g驴
流
3取消未端电缆保安器分析
工R下个放电影承要的电
将图1中末端电缆保安器G.取消后,变为图3所
图5各种
不同HYA电缆芯线对数、芯线直径情况下,M
改进设计方案。
安单元中每个放电器承受的电流计算结果(取工程
线路
50V0如图6所示
的=
的电缆,当感应
A电缆
由图5可知,长度为
交獺
5000V时(这是极其少见的严重情况),MDF保安
个放电器通过的电流小于2.5A。由图6可知,
的任何对数的电统
F保安单元
图3取消末端保安器G。设计方案
为
通过的电流小于5A
当保安器放电管G、G。动作时,式(1)变为:
技不