不同长度110kV电缆线路的护层接地方式探讨

不同长度110kV电缆线路的护层接地方式探讨

曹岑

南通供电公司江苏南通226006

摘要：介绍了110kV高压电力电缆不同长度的几种护层接地方式，并作比较，总结出最适宜的护层接地方式。

关键词：高压电缆；护层接地方

最近连续设计110kV洋口变~城中变、果园变进线、综艺变进线等多条110kV电缆线路，由于线路长度不同，采用的电缆护层接地方式有所区别，以下就几种接地方式进行总结。

一、电缆护层接地原因。

根据电力安全规程规定：电气设备非带电的金属外壳都要接地，因此电缆的铝包或金属屏蔽层都要接地。通常35kV及以下电压等级的电缆都采用两端接地方式，这是因为这些电缆大多数是三芯电缆，在正常运行中，流过三个线芯的电流总和为零，在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链，这样，在铝包或金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压，所以两端接地后不会有感应电流流过铝包或金属屏蔽层。

但是当电压超过35kV时，大多数采用单芯电缆，单芯电缆的线芯与金属屏蔽的关系，可看作一个变压器的初级绕组。当单芯电缆线芯通过电流时就会有磁力线交链铝包或金属屏蔽层，使它的两端出现感应电压。感应电压的大小与电缆线路的长度和流过导体的电流成正比，电缆很长时，护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度，在线路发生短路故障、遭受操作过电压或雷电冲击时，屏蔽上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。此时，如果仍将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地，则铝包或金属屏蔽层将会出现很大的环流，其值可达线芯电流的50%--95%，形成损耗，使铝包或金属屏蔽层发热，这不仅浪费了大量电能，而且降低了电缆的载流量，并加速了电缆绝缘老化，因此单芯电缆不应两端接地。

二、电缆护层接地类型

1、电缆护层单端接地

为减少金属护套内的环流，最简单的方法是将电缆护层单端接地。但当铝包或金属屏蔽层有一端不接地后，接着带来了下列问题：当雷电流或过电压波沿线芯流动时，电缆铝包或金属屏蔽层不接地端会出现很高的冲击电压；在系统发生短路时，短路电流流经线芯时，电缆铝包或金属屏蔽层不接地端也会出现较高的工频感应电压，在电缆外护层绝缘不能承受这种过电压的作用而损坏时，将导致出现多点接地，形成环流。因此，在采用一端互联接地时，必须采取措施限制护层上的过电压。

根据GB50217《电力工程电缆设计规程》的要求，单芯电缆线路的金属护套只有一点接地时，金属护套任一点的感应电压不应超过50-100V(未采取不能任意接触金属护套的安全措施时不大于50V；如采取了有效措施时，不得大于100V)，并应对地绝缘。

因此对于长度不长的电缆可将电缆护层一端接地，另一端经护层保护器接地。例如如东协鑫环保热电厂110kV电缆线路工程中，双回路电缆长度250m，型号为YJLW03-64/110kV-1×240mm2，电缆最大正常工作电流283.5A，电缆护层经保护器接地端感应电压表一：

2、护层中点直接接地，两端经护层保护接地。

当由于电缆工作电流较大，或电缆长度较长，电缆护层单端接地时感应电压超过100V时，护层单端接地方式已不适用。

此时可结合电缆分段，采用电缆护层中点直接接地，两端经护层保护接地的方式。此方法最适用于电缆长度大于单根电缆分段长度，但小于两倍分段长度的情况。

考虑到制造、运输的难度，一般110kV电缆单根最大制造长度不超过1000m，(海底电缆利用软接头可不受此长度限制)，同时单根电缆过长将增加敷设难度，故一般设计时将电缆分段长度控制在500～750m。

例如110kV果园变进线电缆工程中，双回路电缆长度960m，型号为YJLW03-64/110kV-1×400mm2，电缆最大正常工作电流525A，电缆护层经保护器接地端感应电压表二：

3、护层完全交叉互联

当电缆线路较长，大于两倍分段长度时可采用电缆护层交叉互联经保护器Y0接地，两端直接接地方式。由于每一分段长度接近，电流相同，故感应电压大小十分接近；护层交叉互联后，三段感应电压相位正好相差120°，这样电缆护层两端直接接地点之间的电位差为零，就不会产生循环电流了，护套上最高的感应电压为每一分段的感应电压。

当分段长度有些偏差或电缆排列不完全对称，则三段感应电压向量和不为零，护层两端有一个合成电压，在护套内产生循环电流。但由于合成电压一般较小，同时循环电流必须经过接地极电阻、大地电阻，故循环电流值也较小，一般可忽略不计。

例如110kV洋口变~城中变电缆进线工程中双回路电缆长度1860m，型号为YJLW03-64/110kV-1×300mm2，电缆最大正常工作电流420A，电缆护层经保护器接地端感应电压表三：

4、护层不完全交叉互联

当电缆分段数为三或三的倍数时，可采用完全交叉互联，但分段数不为三的倍数时多余分段不能组成交叉互联段，可将上述几种护层接地方式结合使用。

例如110kV沙家圩～富民变线路(电缆部分)工程中单回路电缆长度3650m，型号为YJLW03-64/110kV-1×240mm2，电缆最大正常工作电流165A，电缆护层经保护器接地端感应电压表四：

5、其他接地方式

由于线路情况不同，还有一些不常用的高压电缆线路的接地方式：

1)、电缆换位，金属护套交叉互联

由于电缆换位，同时电缆分段长度相近，所以不论电缆排列对称与否，三相护套的合成电压总为零，没有循环电流。但由于电缆换位仅在电缆隧道中较易实施，同时换位后两个分段中处于同一位置的电缆相位不同，对运行管理不便，虽然对于抑制环流效果最佳，但采用较少。

2)、护套两端接地

此方法最不常用，一般仅适用于极短电缆和小负载电缆线路。但对于海底电缆，由于只能采用软接头，电缆无法分段，电缆较长或电流较大时只能采用此方法。

参考文献：

[1]GB50217-2007，电力工程电缆设计规范

作者简介：

曹岑（1980－），男，江苏南通人，高级工程师，主要从事送配电线路设计、施工管理工作。