关于电力电缆金属接地的选择与分析探讨

关于电力电缆金属接地的选择与分析探讨

阴春辉

山西元工电力工程设计有限公司 山西省太原市 030000

摘要：高压电力电缆线路保护接地，可以有效保障电力电缆线路的安全运行。电缆金属护套采取合理的联接和接地方式，在提高电缆载流量、降低工程造价的同时，更加保证了线路的安全运行。本文对高压电力电缆金属护套接地方式进行了深入分析。

关键词：高压电力电缆；金属护套；接地方式

前言

高压电力电缆导体为一次绕组，电缆金属护套为二次绕组。当导体中产生交变电流时，交变电场会在电缆金属护套上生成感应电压。电力电缆线路施工中，要格外重视金属护套的接地。也就是说，电力电缆线路不论是在正常运行还是在发生接地故障的状况下，都需要利用大地作为电流回路，将电缆线路接地位置的电位钳制在允许的接地电位上。

1单芯电缆与统包电缆接地方式的区别

三相三芯或四芯电缆都属于统包电缆，芯线在电缆中呈三角形对称分布，三相电流对称，金属护套不会产生感应电流，因此在施工时对金属护套只要可靠接地或者多点接地均符合要求。但是单芯电缆的芯线与金属护套近似于一台变压器的初级绕组和次级绕组，当电缆通过交流电流时，其周围产生的磁力线一部分将与金属护套铰链，在金属护套中产生感应电压，感应电压的大小与电缆的长度、流过芯线的电流成正比。如果把金属护套的两端接地，护套与导线形成闭合回路，护套中将产生环行电流，金属护套上的环行电流与芯线的负载电流基本上处于同一数量级，将在金属护套上形成热能损耗，加速电缆绝缘层的老化，降低芯线的载流量。

2单芯高压电缆的接地方式及特点

2.1金属护套一端接地。一端接地通常指的是电缆线路一端金属屏蔽直接接地，另一端金属屏蔽对地开路不互联，通常情况下采用架空线连接端一端接地，使线路受雷击时的过电压尽量减小。采用一端接地可以防止护层循环电流产生，使线路损耗降到最低。需要注意的是，开路端正常运行时会出现感应电压。尤其当受在雷击和操作时，可能有很高的冲击过电压产生。当系统有短路发生或当短路电流流经芯线时，金属屏蔽没有接地端可能会有很高的工频感应电压产生。一旦电缆外护层承受不了过电压遭到损坏，会形成金属护套多点接地。所以，当线路距离较短、金属护套没有接地处的正常感应电压较小时，才适合选择这种接地方式。

2.2一端直接接地，另一端采用护套保护器接地。为避免出现金属屏蔽一端接地时开路端过电压击穿外护套的问题，可以在开路端装设护层保护器，保护器运行时呈现较高的电阻，可以降低护层过电压。当护套有冲击过电压产生，保护器以较小的电阻形式出现，作用在金属护套上的电压属于保护器的残压。对于距离不超500米的电缆线路，金属护套经常采用一端直接接地、另一端通过保护接地的方式，其他部位对地绝缘，形不成回路，减少或消除了环流产生，可以使电缆的传输容量提升，保证电缆的运行更加安全高效。

2.3中点直接接地，两端保护接地。对于大于500米小于1000米的电缆线路，采用一端接地方式，金属护套感应电压很难符合设计规范的标准，在电缆线路的中点将电缆的金属护套进行单点互联后接地，要保证金属护套感应电压在50kV以下，这种方式类似于2个一端接地电缆线路连接在一起。需要注意的是，当电缆长度、运输及敷设能满足中点接地要求时，可以用单根电缆敷设安装，在电缆中点部位将电缆的外护套破开直接在铝波纹护套安装接地装置，安装后做好外护层与金属护套的防水处理。这种安装电缆中间没有安装接头，防止安装接头产生绝缘，并且电缆使用寿命和载流量得到提高，并节约了中间接头的工序和成本，减少了故障点，同时减少了运行维护的工作量，更好的保障电缆的安全稳定运行。比如某110kＶ电缆工程施工时，电缆线路全长870ｍ，由于敷设难度较大，将线路分成两部分，中间安装一组直通头，中点直接接地，两端为保护接地，敷设了回流线，有效降低了短路故障时金属护套的感应电压，效果较好。

2.4交叉互联接地。对超过1000米的电缆线路，采用上述护层接地方式难于满足规程要求，可采用交叉互联接地方式，将整条电缆线路分成若干个主区段，每个主区段平均分成三段电缆长度，每段之间安装绝缘接头，每两组绝缘接头进行金属护套交叉换位，再串联连接，两次换位后便在每根金属护套上串联着A、B、C相电缆的护套电压。这时候每个区段中每段导体线芯在护套上感应电压构成120°相位差，将三段感应电压矢量和后，整个区段每根电缆护套上感应电压为零，没有环流现象。在每个主区段之间用直接接头连接，通过接头或终端处将护套直接接地。

在理论上交叉互联方式可以平衡三段电缆感应电压，使矢量和为零，但实际由于电缆长度、接头井设置等原因，电缆很难在三段或三段整数倍上被等分，每区段的三段电缆长度不会非常平均，使每根电缆的护套电压矢量和不为零，产生较小的环流，一般在允许范围内。三相电缆一般采用单排的直线方式敷设，没有采用相互对称的三角形方式，外侧相的电缆护套上感应出比中间相大的电压。要使三段电缆的护套电压尽量保持平衡，可以采取三段电缆每个接头换位方式，保持三段感应电压值尽量相等。另外，采用交叉互联接地方式，一般在区段的绝缘接头处的感应电压，实际上就是线路的最高感应电压。

3实例分析

以某局110kＶ接电缆线路工程为例，总长为3ｘ3.8kｍ，设置了８个中间接头（6个绝缘、2个直通、2个终端）。线路共分9段、每段400ｍ左右，金属护套采用了交叉互联接地方式，安装了6个交叉互联保护箱和4个接地箱，每3段构成一个单元，分为三个单元。三相单芯电缆金属护套经同轴电缆、交叉互联箱交叉换位，实现了护套的完全换位，护套中感应电压、环流值降到了最小。电缆金属护层感应电压可以通过计算得出，电缆全长为3.8kｍ，电缆呈等边三角形排列，电缆技术参数I＝600A，电缆直径ＤS＝８0ｍｍ，两电缆中心距S＝145ｍｍ，电缆护层感应电压USo

计算如下：USo＝2toIｘ10.4In（2S/ＤS）＝0.0475Ｖ/ｍ.采用交叉互联接地方式假设电缆金属护层最大感应电压为US，其中考虑到其他因素，校正系数k设为1.2，分为9个小段。US＝kｘLｘUSo/9＝1.2ｘ3800ｘ0.0475/9＝24.07Ｖ。由此得出金属护层最大感应电压完全在５0Ｖ以下。该110kＶ电缆工程投运一段时间后，经过对金属护套上的环流测量，当时负荷电流位17A，因为电缆的环流与电缆负荷成正比，所以环流值很小，但与分段有关，分段越不均匀，环流越大，所以要尽量保持分段相等且电缆缆敷设尽可能采用正三角形排列，尽最大可能的减少环流。

4结语

综上所述，单芯电缆与统包电缆接地方式区别很大，接地方式上要综合考虑电缆的长度、载流量变化、经济核算等多种因素，选择合适的接地方式，确保其金属护套至少应有一点接地，通过科学合理的电缆金属护套接地方式，有效的降低感应电流和环流，来提高电缆传输的容量，保证电网的高效安全运行。

参考文献

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