浅析高压单芯电缆金属护套的接地方式经验谈

浅析高压单芯电缆金属护套的接地方式经验谈

张敏

广东电网有限责任公司茂名供电局广东茂名525000广东省茂名市茂南区站前六路双山检修基地

摘要：电力电缆敷设在地下，运行维护起来比较麻烦，正确使用电力电缆能够有效的降低电力工程建设投资金额，同时保证供电安全。单芯电缆与三相三芯电缆以及四芯电缆不同，芯线与金属护套之间可以近似看做是初级绕组及次级绕组，接地方式也比较特殊，文章就高压单芯电缆的几种接地方式以及它们各自的特点进行简单的介绍。

关键词：高压单芯电缆；金属护套；接地方式

高压单芯电缆应用过程中，电流通过电缆线芯时，会产生磁力线交链金属屏蔽层，线芯的两端会产生感应电压，且感应电压的大小与高压电缆的长度密切相关，当高压电缆的长度较长时，金属护套上的感应电压会不断的叠加，当叠加的数值超过一定量时，就会危害到线缆附近人员的人身安全，因此高压单芯电缆金属护套必须要采用接地保护措施，从而保证电缆运行的安全性。

一、单芯电力电缆的结构

110kV交联聚乙烯绝缘皱纹铝护套电力电缆在110kV电压等级输电线路中应用十分普遍，具体结构如图所示，主要由导线线芯、导线屏蔽、交联聚乙烯绝缘层、绝缘屏蔽、半导体电阻水缓冲层、金属铝护套、铝护套防护层以及外护套几部分组成，线芯的作用是输送电能，答题屏蔽部分的主要作用是消除导体线芯表面不光滑的影响，使得电缆导体与绝缘良好解决，有效的排除气隙，尽可能避免局部放电，使得电场强度更加均匀。交联聚乙烯绝缘层顾名思义一般使用交联聚乙烯材料制成，主要的作用是绝缘，可以将地电极与高压电极可靠的隔离开来，耐电强度很高，可以长期工作在工作电压及过电压环境之下。绝缘屏蔽部分又被称为是外半导，与绝缘层良好接触，可以有效的避免护套与绝缘层之间发生局部放电现象。半导体电阻水缓冲层的主要作用是在金属铝护套与绝缘屏蔽层之间起到一个缓冲阻水的作用。金属铝护套能够保护电缆，可以承受较大的正压力，避免电缆使用过程中出现机械损伤，同时在一定程度上能够起到电磁屏蔽作用，实际的应用过程中，如果电缆绝缘因各种原因出现破损，导致电流泄露，泄露的电流会沿着屏蔽层流入到接地网之中，从而有效的保护人员安全。为了防止金属铝护套腐蚀，护套上需要附着一层沥青。外护套的主要作用是将电缆与外部环境隔离开来，防水、防火、防腐蚀，确保电力线缆能够应用于各种工作环境之下。石墨半导电层主要是为了方便做电缆外护套试验。

图1110kV交联聚乙烯绝缘皱纹铝护套电力电缆截面图

二、高压单芯电缆金属护套接地方式

按照具体的线路条件，交流单相电力电缆金属护套的接地方式各不相同，实际的线路敷设过程中需要合理的选择，但是总体来说，主要有四种接地方式，下文对此进行详细的分析概述。

（一）金属屏蔽层一端直接接地，另一端保护接地

当电缆线路不太长的时候，电缆金属护套在电路一端可以直接接地，但此时另一端往往会出现过电压的问题，因此需要经过电压保护器进行间接接地，具体的接线方式如图2所示。采用这种接线方式时，电联金属护层之中不会出现环流，但是，一旦沿着电缆线芯方向有雷电过电压波或者操作过电压流动时，没有接地的一端的电力线缆的金属护层会出现较大的冲击过电压，进而带来一些不安全的事故。当电力线缆比较长时，没有直接接地的一端的电缆金属护层内会产生较高的感应电压，因此，为了确保线缆附近人员的人身安全，电力线缆运行过程中，没有直接接地的一端的电缆金属护层内感应电压的大小必须要小于50V。在这一端加装护层过电压保护器可以有效的实现这一目标。

图2金属屏蔽层一端直接接地，另一端保护接地接线图

实际的操作过程中可以选择氧化锌非线性电阻片作为主要的保护单元，电缆线路处于正常工作状态时，高压电缆的护层保护器处于高电阻状态，金属护层中的工频感应电流源被截断。电力线缆如果出现故障，比如雷电过电压、接地故障等，导致电缆护层中出现冲击过电压或者工频较高的过电压时，此时电缆护层保护器处于低电阻导通状态，线缆中的故障电流经过保护器会直接被导入到大地之中，进而保护电缆的外护层绝缘。

此外，电缆护套接地一端还需要安装一条两端接地的回流线导体，该导体沿着电缆线路平行敷设。回流线正常运行过程中，为了防止线路中出现环形电流，回流线敷设的过程中需要控制好回流线本身与中间一相电缆之间的间距，一般保持在0.7倍的相邻电缆轴间距离大小。

（二）电缆金属护套中点接地、两端保护接地

电缆线路的长度比较长，在1km以内时，如果电缆线路采用一端接地方式，但电缆的金属护套的感应电压大小并不符合有关设计规范的标准要求，则可以选用电缆金属护套中点接地、两端保护接地的方式，采用这种接地方式时要保证电缆金属护套感应电压始终低于50v。这种接地方式下，将直接接地一端电缆金属护套的线缆最大长度增加到原来的2倍，具体的接地方式原理与上一种接地方式基本一致。具体的接线方式如图3所示。

图3电缆金属护套中点接地、两端保护接地接线图

中点接地方式下，如果电力线缆的长度、敷设施工基本都满足相关的设计要求，具体的敷设安装过程中可以采用单根电缆敷设方式，只需要将电缆重点部位的外护套剖开，然后将接地装置安装在铝波纹护套上即可。安装完成之后，要重点处理好金属护套与外护层之间的防水工作。利用这种接地安装方式，电缆中间部位不需要安装接头，可以有效的避免接头出现绝缘薄弱环节，同时，电缆运行过程中，线路本体也不会出现畸变电场，可以有效的提高电缆的载流量，减少电力检修人员维护工作以及线缆故障点，提高电缆的使用寿命。

（三）金属护套交叉互联

电缆的长度超过1km之后，采用交叉互联方式安装电缆金属护套较好。实际的安装过程中，首先需要将电力线缆分成三段长度相同的小段，其中每段的长度偏差应控制在5%以下，然后在每一小段之间安装一个绝缘接头，在绝缘接头处，利用同轴电缆将金属护套引出，然后通过互联箱完成交叉互联工作，最后利用电缆护层保护器进行接地处理，电缆两个终端的金属护套则采用直接接地的方式，这种接地方式之下，形成一个互联段位。如果电力线缆的长度非常长的时候，多个互联段位可以连接成一个多段的互联，并在各互联段位之间各安装一个直线接头，这种交叉互联接地方式可以有效的降低金属护套的环流以及感应电流，更好的提升电力线缆的传输容量，实际电缆敷设中应用比较广泛。具体的接线方法如图4所示。

图4金属护套交叉互联方式接线图

（四）金属护套两端直接接地

当电力线缆的长度非常短，线路的负载比较小时，金属护套上产生的感应电压也对应的比较小，基本可以忽略感应电压带来的电力损耗，对于整个电路的载流量影响非常小，这种情况之下，为了尽量降低线缆敷设的经济成本，可以将金属护套两端直接接地。这种接地方式之下，不需要在电缆上安装护层保护器，电力线缆的安装以及后期的维护工作都比较简单，但这种接地方式应用起来限制条件比较苛刻，使用相对较少。

结束语

高压单芯电缆金属护套的接地方式会直接影响到整个电力线缆运行的安全性及稳定性，选择科学合理的接地方式，可以有效的提高电缆的载流量，方便后期电力检修人员的运行维护工作，因此电力部门在实际的线路敷设工作之中，要能够详细的分析具体的线路情况，重点关注金属护套接地方式选择问题。

参考文献

[1]李新振.高压单芯电缆金属护套接地方式探讨[J].电力安全技术.2015（10）.

[2]黎懿.110kV高压单芯电缆金属护套接地方式探讨[J].科技与创新.2016（06）.

[3]叶凌宇.高压电缆金属护套分段、接地方式及应用[J].科技与企业.2012（12）.