單芯電纜金屬屏蔽層接地方法 摘要:單芯電力電纜在運行中金屬和鎧裝層兩端接地,會在金屬屏 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,則另一端就會出現(xiàn)感應(yīng)電壓,危及人身和設(shè)備安全。針對這兩種 情況,介紹了實際運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,運行維護較困難,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 ,這是因為這些電纜大多 數(shù)是在正常運行中,流過三個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,可看作一個變壓器的初級 繞組,當單芯電力電纜的導(dǎo)體中通過交流電流時,其周圍產(chǎn)生的磁場會 與金屬護套交鏈,在金屬護套上會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。其感應(yīng)電動勢的 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)。當電纜長度 與工作電流較大的情況下,感應(yīng)電壓可能達到很大的數(shù)值。電纜以緊 貼三角形布置時,感應(yīng)電壓最小。當電纜相間距離增加,相對位置改變 時,感應(yīng)電壓都會相應(yīng)地改變。另外,多回電纜同路徑敷設(shè),也會對感應(yīng) 電壓產(chǎn)生影響。 出于經(jīng)濟安全考慮,在一些電纜不長,導(dǎo)體中電流不大的場合 ,環(huán) 流很小,對電纜載流量影響也不大,是可以將金屬護套的兩端直接接地 的。如果僅將電纜的金屬護套一端直接接地,在正常運行時,電纜的金 屬護套另一端感應(yīng)電壓應(yīng)不超過50V（或有安全措施時不超過100V）, 否則應(yīng)劃分適當?shù)膯卧O(shè)置絕緣接頭。但當電纜很長時 ,護套上的感 應(yīng)電壓疊加起來可達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,屏蔽上會形成很高的感應(yīng)電壓,甚至可 能擊穿護套絕緣。此時,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出現(xiàn)很大的環(huán)流,其值可達線芯電流 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,此時就不應(yīng) 將電纜直接接地。 為了解決電纜金屬護套兩端同時接地存在環(huán)流,和一端直接接地, 在另一端會出現(xiàn)過電壓矛盾的問題,電纜金屬護套應(yīng)針對電纜長度和 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 單芯電纜金屬護層兩端接地時,由于護層阻抗值不像 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)備的配置和維護量,對運行人員也比較安全。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層 感應(yīng)電壓,使線路損耗達到運行可接受的程度。 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 對地開路不互聯(lián)。通過對單芯電纜接地方式的研究，電纜長度小于2km 時,采取一端直接接地、另一端保護接地方式（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,電纜在正常運行 時,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, 金屬護套絕緣的沖擊耐壓和過電壓保護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的過電 壓。一端接地后,可以消除護層循環(huán)電流,減少線路損耗。但開路端在 正常運行時有感應(yīng)電壓。在雷擊和操作時 ,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 ,金屬 屏蔽不接地端也可能出現(xiàn)很高的工頻感應(yīng)電壓。當電纜外護層不能承 受這種過電壓的作用而損壞時,就會造成金屬護層的多點接地。因此 這種方式宜用于線路距離較短,金屬護層上任一非接地處的正常感應(yīng) 電壓較小時。 3 金屬護套交叉互聯(lián)的接地方式 電纜長度大于4km時，采取金屬護套交叉互聯(lián)接地方式.電纜金屬 護套中間直接接地、兩端經(jīng)過電壓保護器接地 ,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,即使采用金屬護套中間接地,也 會有很高的感應(yīng)電壓。這時,可以采用金屬護套交叉互聯(lián)。（如圖 2） 如果三相電流對稱,那么電纜末端金屬護套感應(yīng)電壓就是零,可以 直接將其接地,而不會在金屬護套中出現(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)過電壓保護器 ,同樣,在短路等 故障情況下,金屬護套絕緣的沖擊耐壓和過電壓保護器在沖擊電流作 用下的殘壓配合系數(shù)不小于 1.4。如果把這樣一個交叉互聯(lián)接地,看作 是一個單元,由于該單元金屬護套是兩端直接接地,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器 ,因此會增加運行維護工 作。如果電纜線路很短,傳輸容量有較大的裕度,金屬護套上的感應(yīng)電 壓極小,可以采用金屬護套兩端直接接地。金屬護套中的環(huán)流很小,造 成的損耗不顯著,對電纜載流量影響不大,運行維護工作較少。 (1)在 大城 市和經(jīng)濟發(fā)達城市 ,負荷密度高 ,10kV 三芯 240mm2XLPE 絕緣電纜達不到供電容量要求時 ,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 護套緊貼的正三角形排列，對導(dǎo)體截面240mm2?300mm2XLPE絕緣 電纜宜間隔lm用非磁性帶材扎緊，對400mm2及以上截面，可適當放 大扎緊間隔，但扎帶厚度或?qū)挾纫思訌?。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。 電纜金屬護套的接地直接影響電纜運行 ，金屬護套采取合適的聯(lián) 接和接地方式，不僅可以提高電纜載流量，降低工程造價，而且對今后 設(shè)備的運行維護都是非常重要，因此在電纜線路設(shè)計施工中，應(yīng)特別注 意金屬護套的接地方法。