由聚北十十九線缺陷引發(fā)的電纜接地方式的思考

石武　聶晶良　王曉娟　陳至斌

摘 要：文章通過對35千伏聚北十十九線電纜缺陷的分析，對35千伏單芯電纜金屬護(hù)層接地方式的比較，感應(yīng)電壓和環(huán)流的計(jì)算，通過對規(guī)范的分析最終確定滿足要求的接地方式。

關(guān)鍵詞：單芯電纜；金屬護(hù)層；接地方式

1 問題的發(fā)現(xiàn)

2014年4月22日上午，電纜線路巡視人員周期巡線時(shí)發(fā)現(xiàn)35千伏聚北十十九線聚北十九變32537門構(gòu)C相電纜終端接地線脫落，屬于緊急缺陷。電纜運(yùn)行檢修二隊(duì)立刻聯(lián)系調(diào)度申請停電，辦理電力線路事故應(yīng)急搶修單。于當(dāng)天下午組織人員抵達(dá)現(xiàn)場消缺。到達(dá)現(xiàn)場后，作業(yè)人員發(fā)現(xiàn)在原設(shè)計(jì)與安裝中將接地線與JS-8放電計(jì)數(shù)器連接，并且沒有安裝避雷器。作業(yè)人員根據(jù)現(xiàn)場情況，將接地線與鋼架直接相連接地，處理完畢，線路恢復(fù)運(yùn)行。

2 原因分析

35千伏聚北十十九線電纜型號(hào)為YJLV-22/35-1×95，長460米，桿號(hào)為21#桿-聚北十九變32537門構(gòu)，敷設(shè)方式為電纜橋架，2012年7月投入運(yùn)行，接地方式為21#桿保護(hù)器接地，聚北十九變側(cè)通過放電計(jì)數(shù)器接地。

21#桿金屬護(hù)層保護(hù)器的連接方式為星型連接，中性點(diǎn)接地，由于保護(hù)單元為氧化鋅非線性電阻片，高壓電纜護(hù)層保護(hù)器會(huì)在電纜線路正常工作狀態(tài)時(shí)呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，使金屬護(hù)層中的工頻感應(yīng)電流回路被截?cái)啵欢?dāng)電纜線路中出現(xiàn)導(dǎo)致金屬護(hù)層中出現(xiàn)很高的工頻過電壓或沖擊過電壓的情況時(shí)，如接地故障、或大氣過電壓、操作過電壓等，電纜護(hù)層保護(hù)器將會(huì)呈現(xiàn)導(dǎo)通的低電阻狀態(tài)，使故障電流迅速經(jīng)保護(hù)器泄入大地，起到保護(hù)電纜外護(hù)層絕緣的作用。

聚北十九變側(cè)通過JS-8放電計(jì)數(shù)器接地，由于JS-8放電計(jì)數(shù)器是全波整流式結(jié)構(gòu)，如圖1。電纜運(yùn)行情況下，在電場的作用下產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在大氣過電壓、操作過電壓時(shí)導(dǎo)致金屬護(hù)層感應(yīng)電壓最大，R上的壓降經(jīng)全波整流給電容器C充電，然后C再對磁電式計(jì)數(shù)器L放電，放電電流不能直接導(dǎo)入大地，電纜金屬護(hù)層中有環(huán)流通過，在電纜根部銅屏蔽斷開處產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象，導(dǎo)致三相電纜接地線不同程度的損壞。針對這種情況電纜運(yùn)行檢修二隊(duì)對所轄81條35千伏電纜線路進(jìn)行普查，發(fā)現(xiàn)喇十三線聚北十九分支新2#桿-聚北十九變電所聚北十九變側(cè)（目前未投入運(yùn)行）存在同樣問題。

3 單芯電纜的設(shè)計(jì)要求

根據(jù)規(guī)程BG50217-94《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，交流單相電力電纜的金屬護(hù)層必須直接接地，且在金屬護(hù)層上任一點(diǎn)非接地處的正常感應(yīng)電壓應(yīng)滿足：在不能任意接觸金屬護(hù)層未采取安全措施時(shí)，不得大于50V；在采取安全措施后，不得大于100V。

交流單芯電力電纜的金屬護(hù)層接地方式有以下三種。

（1）一端直接接地。線路較短，能滿足規(guī)范要求時(shí)，可采取一端直接接地。

（2）兩端直接接地。在線路較長，且一端直接接地?zé)o法滿足規(guī)范要求的35千伏及以上電纜線路中，如電纜輸送容量小，可采取兩端直接接地。

線路較短或利用率很低的35千伏以上高壓電纜線路，也可以采取兩端直接接地的方式。

（3）交叉互聯(lián)接地。除（1）、（2）兩項(xiàng)外的較長線路，可劃分出包含三個(gè)長度均等區(qū)段的單元系統(tǒng)，在區(qū)段內(nèi)設(shè)置絕緣接頭使電纜金屬護(hù)層以交叉互聯(lián)的方式接地接地。

4 感應(yīng)電壓及環(huán)流

4.1 感應(yīng)電壓的產(chǎn)生

當(dāng)電纜中有交變電流通過時(shí)，感應(yīng)電壓會(huì)在交變電場中的金屬護(hù)層上生成，其大小與通過線芯的電流、電流頻率、電纜的長度成正比。此外，電纜的布置方式也會(huì)對感應(yīng)電壓產(chǎn)生影響，由于主要討論電纜接地方式，文章將電纜設(shè)定為品字型布置。

計(jì)算感應(yīng)電壓和環(huán)流時(shí)，負(fù)荷電流在電纜正常情況下按照500A考慮。

5 結(jié)論與建議

通過對35千伏聚北十十九線電纜缺陷分析得知，35千伏單芯電纜的采用兩端保護(hù)接地方式不符合規(guī)程要求，因此將35千伏聚北十十九線電纜聚北十九變側(cè)改為直接接地。在高壓單芯電纜的設(shè)計(jì)中，由于電纜金屬護(hù)層存在感應(yīng)電壓，為保護(hù)巡視檢修人員的安全，需要在一端直接接地、兩端直接接地及交叉互聯(lián)接地中選取計(jì)算感應(yīng)電壓的幅值小于50V的接地方式。

單芯電纜的線芯與金屬屏蔽可看作一個(gè)變壓器的初級(jí)繞組。當(dāng)電纜線芯通過交流電流時(shí)，其周圍將產(chǎn)生的交變的磁力線，金屬屏蔽與一部分磁力線鉸鏈產(chǎn)生感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓的大小與電纜線路的長度和通過的電流成正比。在電纜較長時(shí)，護(hù)套上會(huì)疊加起可危及人身安全的的感應(yīng)電壓，金屬屏蔽上也會(huì)在線路發(fā)生短路故障、遭受操作過電壓或雷電沖擊時(shí)形成很高的感應(yīng)電壓，甚至可能擊穿絕緣。如果兩端同時(shí)接地形成閉合通路，金屬屏蔽中將生成環(huán)形電流，產(chǎn)生很大的環(huán)流損耗，使電纜發(fā)熱，影響載流量，減短使用壽命。因此，電纜金屬護(hù)層的接地應(yīng)可靠合理，外護(hù)套應(yīng)有良好的絕緣。

參考文獻(xiàn)

[1]BG50217-94電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國計(jì)劃出版社，1995：8-9.

作者簡介：石武（1990-），男，吉林省松原市，本科，初級(jí)，電纜方向。

聶晶良（1970-），男，吉林省吉林市永吉縣，大專，助理工程師，電纜方向。

王曉娟（1963-），女，黑龍江省賓縣，中專，工程師，電纜方向。

陳至斌（1966-），男，江蘇省南京市，技校，技師，電纜方向。