單芯電纜金屬屏蔽層接地方法 摘要:單芯電力電纜在運(yùn)行中金屬和鎧裝層兩端接地,會(huì)在金屬屏 蔽和鎧裝層中形成環(huán)流 ,引起電纜發(fā)熱,影響電纜載流量;但如果一端 接地,則另一端就會(huì)出現(xiàn)感應(yīng)電壓,危及人身和設(shè)備安全。針對(duì)這兩種 情況,介紹了實(shí)際運(yùn)行中采取的方法和措施。 關(guān)鍵詞:單芯電纜 金屬屏蔽層 接地 隨著我國電網(wǎng)改造的深入,大量的架空線被電力電纜取代。電力 電纜跟架空線不同,它被埋在地下,運(yùn)行維護(hù)較困難,正確使用電纜,是 降低工程投資,保證安全可靠供電的重要條件。在城市配電網(wǎng)絡(luò)中,應(yīng) 用最廣的是交聯(lián)聚乙烯鎧裝三芯電纜與單芯電纜。 通常三芯電纜都采用兩端直接接地方式 ,這是因?yàn)檫@些電纜大多 數(shù)是在正常運(yùn)行中,流過三個(gè)線芯的電流總和為零,在鋁包或金屬屏蔽 層外基本上沒有磁鏈,這樣,在鋁包或金屬屏蔽層兩端就基本上沒有感 應(yīng)電壓,所以兩端接地后不會(huì)有感應(yīng)電流流過鋁包或金屬屏蔽層。 而單芯電纜的線芯與金屬屏蔽的關(guān)系,可看作一個(gè)變壓器的初級(jí) 繞組,當(dāng)單芯電力電纜的導(dǎo)體中通過交流電流時(shí),其周圍產(chǎn)生的磁場會(huì) 與金屬護(hù)套交鏈,在金屬護(hù)套上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。其感應(yīng)電動(dòng)勢的 大小與導(dǎo)體中的電流大小、電纜的排列和電纜長度有關(guān)。當(dāng)電纜長度 與工作電流較大的情況下,感應(yīng)電壓可能達(dá)到很大的數(shù)值。電纜以緊 貼三角形布置時(shí),感應(yīng)電壓最小。當(dāng)電纜相間距離增加,相對(duì)位置改變 時(shí),感應(yīng)電壓都會(huì)相應(yīng)地改變。另外,多回電纜同路徑敷設(shè),也會(huì)對(duì)感應(yīng) 電壓產(chǎn)生影響。 出于經(jīng)濟(jì)安全考慮,在一些電纜不長,導(dǎo)體中電流不大的場合 ,環(huán) 流很小,對(duì)電纜載流量影響也不大,是可以將金屬護(hù)套的兩端直接接地 的。如果僅將電纜的金屬護(hù)套一端直接接地,在正常運(yùn)行時(shí),電纜的金 屬護(hù)套另一端感應(yīng)電壓應(yīng)不超過50V（或有安全措施時(shí)不超過100V）, 否則應(yīng)劃分適當(dāng)?shù)膯卧O(shè)置絕緣接頭。但當(dāng)電纜很長時(shí) ,護(hù)套上的感 應(yīng)電壓疊加起來可達(dá)到危及人身安全的程度 ,在線路發(fā)生短路故障、 遭受操作過電壓或雷電沖擊時(shí),屏蔽上會(huì)形成很高的感應(yīng)電壓,甚至可 能擊穿護(hù)套絕緣。此時(shí),如果仍將鋁包或金屬屏蔽層兩端三相互聯(lián)直 接接地,則鋁包或金屬屏蔽層將會(huì)出現(xiàn)很大的環(huán)流,其值可達(dá)線芯電流 的50%?95%，形成損耗，使鋁包或金屬屏蔽層發(fā)熱，這不僅浪費(fèi)了大量 電能,而且降低了電纜的載流量 ,并加速了電纜絕緣老化,此時(shí)就不應(yīng) 將電纜直接接地。 為了解決電纜金屬護(hù)套兩端同時(shí)接地存在環(huán)流,和一端直接接地, 在另一端會(huì)出現(xiàn)過電壓矛盾的問題,電纜金屬護(hù)套應(yīng)針對(duì)電纜長度和 導(dǎo)體中電流大小采取不同的接地形式。 1 采用兩端直接接地的方式 10kV 單芯電纜金屬護(hù)層兩端接地時(shí),由于護(hù)層阻抗值不像 35kV 以上電纜那樣小，環(huán)流尚不過分大。10kV電纜回路多，直接接地減少了 附屬設(shè)備的配置和維護(hù)量,對(duì)運(yùn)行人員也比較安全。因此采用兩端接 地有一定的優(yōu)勢。沿用兩端直接接地的方式 ,必須盡可能地降低護(hù)層 感應(yīng)電壓,使線路損耗達(dá)到運(yùn)行可接受的程度。 2 一端接地的方式 一端接地是指電纜線路一端金屬屏蔽直接接地 ,另一端金屬屏蔽 對(duì)地開路不互聯(lián)。通過對(duì)單芯電纜接地方式的研究，電纜長度小于2km 時(shí),采取一端直接接地、另一端保護(hù)接地方式（如圖 1）,電纜越長,電纜 非直接接地端產(chǎn)生的感應(yīng)電壓越高,為保證人身安全,電纜在正常運(yùn)行 時(shí),非直接接地端感應(yīng)電壓應(yīng)限制在 50V 以內(nèi),在短路等故障情況下, 金屬護(hù)套絕緣的沖擊耐壓和過電壓保護(hù)器在沖擊電流作用下的殘壓 , 配合系數(shù)不小于 1.4。因此,一端直接接地的接線方式適用的電纜不能 太長。 一般應(yīng)在與架空線連接端一端接地,以減小線路受雷擊時(shí)的過電 壓。一端接地后,可以消除護(hù)層循環(huán)電流,減少線路損耗。但開路端在 正常運(yùn)行時(shí)有感應(yīng)電壓。在雷擊和操作時(shí) ,金屬屏蔽開路端可能出現(xiàn) 很高的沖擊過電壓。系統(tǒng)發(fā)生短路事故和短路電流流經(jīng)芯線時(shí) ,金屬 屏蔽不接地端也可能出現(xiàn)很高的工頻感應(yīng)電壓。當(dāng)電纜外護(hù)層不能承 受這種過電壓的作用而損壞時(shí),就會(huì)造成金屬護(hù)層的多點(diǎn)接地。因此 這種方式宜用于線路距離較短,金屬護(hù)層上任一非接地處的正常感應(yīng) 電壓較小時(shí)。 3 金屬護(hù)套交叉互聯(lián)的接地方式 電纜長度大于4km時(shí)，采取金屬護(hù)套交叉互聯(lián)接地方式.電纜金屬 護(hù)套中間直接接地、兩端經(jīng)過電壓保護(hù)器接地 ,是一端直接接地的引 伸,可以把一端直接接地電纜的最大長度增加一倍,接線方式和原理與 一端直接接地一樣。電纜線路很長時(shí),即使采用金屬護(hù)套中間接地,也 會(huì)有很高的感應(yīng)電壓。這時(shí),可以采用金屬護(hù)套交叉互聯(lián)。（如圖 2） 如果三相電流對(duì)稱,那么電纜末端金屬護(hù)套感應(yīng)電壓就是零,可以 直接將其接地,而不會(huì)在金屬護(hù)套中出現(xiàn)環(huán)流。感應(yīng)電壓最高的地方 出現(xiàn)在絕緣接頭處,因此在此處應(yīng)裝設(shè)過電壓保護(hù)器 ,同樣,在短路等 故障情況下,金屬護(hù)套絕緣的沖擊耐壓和過電壓保護(hù)器在沖擊電流作 用下的殘壓配合系數(shù)不小于 1.4。如果把這樣一個(gè)交叉互聯(lián)接地,看作 是一個(gè)單元,由于該單元金屬護(hù)套是兩端直接接地,所以任何長度的電 纜,都可以分成若干個(gè)單元,理論上這種接線方式適用于各種長度的電 纜。 以上兩種方式都需要裝過電壓保護(hù)器 ,因此會(huì)增加運(yùn)行維護(hù)工 作。如果電纜線路很短,傳輸容量有較大的裕度,金屬護(hù)套上的感應(yīng)電 壓極小,可以采用金屬護(hù)套兩端直接接地。金屬護(hù)套中的環(huán)流很小,造 成的損耗不顯著,對(duì)電纜載流量影響不大,運(yùn)行維護(hù)工作較少。 (1)在 大城 市和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市 ,負(fù)荷密度高 ,10kV 三芯 240mm2XLPE 絕緣電纜達(dá)不到供電容量要求時(shí) ,宜使用 300m2、 400m2、500mm2 及以上單芯電纜,以提高供電容量。單芯電纜的金屬 屏蔽層應(yīng)采用疏繞銅線結(jié)構(gòu),其截面按安裝系統(tǒng)不同點(diǎn)兩相短路電流 值確定，大連為35mm2銅導(dǎo)體。使用單芯電纜，可以使線路的接頭數(shù)量 大幅度減少,并變?nèi)嘟宇^為單相接頭,使接頭密封更簡單可靠。 (2)從降低金屬屏蔽感應(yīng)電壓或降低環(huán)流考慮,單芯電纜宜采用外 護(hù)套緊貼的正三角形排列，對(duì)導(dǎo)體截面240mm2?300mm2XLPE絕緣 電纜宜間隔lm用非磁性帶材扎緊，對(duì)400mm2及以上截面，可適當(dāng)放 大扎緊間隔，但扎帶厚度或?qū)挾纫思訌?qiáng)。緊貼正三角形排列方式，更適 合在電纜溝或隧道支架上布置電纜。 電纜金屬護(hù)套的接地直接影響電纜運(yùn)行 ，金屬護(hù)套采取合適的聯(lián) 接和接地方式，不僅可以提高電纜載流量，降低工程造價(jià)，而且對(duì)今后 設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)都是非常重要，因此在電纜線路設(shè)計(jì)施工中，應(yīng)特別注 意金屬護(hù)套的接地方法。