110kV電纜線路護(hù)層接地方式及護(hù)層保護(hù)措施

摘要：近年來，隨著城市改造建設(shè)的加速、電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的改善，城區(qū)110kV電纜線路大量投入運(yùn)行。110kV電纜線路以其設(shè)計(jì)壽命長(zhǎng)、受外界自然條件影響小、日常維護(hù)工作量相對(duì)較小、不影響城市景觀等優(yōu)點(diǎn)得到了肯定。文章對(duì)110kV電纜護(hù)層接地方式及護(hù)層保護(hù)的措施進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：110kV電纜線路；護(hù)層保護(hù)；接地方式；電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM757 文章編號(hào)：1009-2374（2017）10-0200-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.101

當(dāng)過電壓在擊穿電纜外護(hù)層的絕緣部分之后，便會(huì)造成電纜金屬護(hù)層多個(gè)位置上出現(xiàn)故障問題，進(jìn)而使得環(huán)流及熱損耗增強(qiáng)，甚至?xí)沟秒娏﹄娎|無法得到正常工作，并會(huì)對(duì)其使用年限造成不利影響。同時(shí)在故障出現(xiàn)之后，無法通過測(cè)尋、修復(fù)來進(jìn)行解決，更無法通過停電檢修來進(jìn)行解決，因此需要做好護(hù)層保護(hù)工作。

1 常見護(hù)層接地方式

1.1 單端接地

電纜的線路長(zhǎng)度低于500m時(shí)，通常終端部分都是采取電纜金屬護(hù)套來實(shí)現(xiàn)將其中的一端直接接地，并把另外一側(cè)通過非線性的電阻保護(hù)器，從而完成間接接地處理，促使金屬護(hù)套對(duì)地處于絕緣狀態(tài)，進(jìn)而防止有回路的問題產(chǎn)生。

1.2 交叉互聯(lián)

將電纜線路劃分成多個(gè)大段，并且再將每一個(gè)大段，劃分成均等的各個(gè)小段，在每個(gè)小段間，應(yīng)當(dāng)采取絕緣接頭的方式，使各個(gè)小段能夠連接，并且對(duì)于絕緣接頭上的金屬護(hù)套三相間，采用同軸電纜作為材料，同時(shí)借助接地箱連接片來做到換位連接，此外對(duì)于絕緣接頭來說，應(yīng)當(dāng)做好接地箱的安裝工作。

同時(shí)需要完成護(hù)層保護(hù)器的安裝工作，對(duì)于各個(gè)大段來說，其兩端對(duì)應(yīng)的護(hù)套應(yīng)當(dāng)做到互聯(lián)接地。

1.3 護(hù)套兩端接地

對(duì)于電纜線路來說，若是距離相對(duì)較短，并且傳輸功率不足時(shí)，那么對(duì)于金屬護(hù)套來說，能夠出現(xiàn)的感應(yīng)電壓便相對(duì)有限，所造成的損耗也十分微弱，從而不會(huì)對(duì)載流量產(chǎn)生較多的影響。在護(hù)套當(dāng)中存在的中點(diǎn)接地，真實(shí)情況是單端接地。對(duì)于電纜線路來說，當(dāng)距離比較長(zhǎng)時(shí)，需要在電纜線路內(nèi)借助金屬護(hù)套來做到接地，并且在電纜兩端的位置上要做到對(duì)地絕緣，同時(shí)還要做好護(hù)層保護(hù)器的配置工作。

1.4 電纜換位金屬護(hù)套交叉互聯(lián)

金屬護(hù)套若是存在交叉互聯(lián)，那么就應(yīng)當(dāng)采用三相電纜作為材料來使得連續(xù)換位得以保證，從而使得三相電纜哪怕不是以水平形式排列，也能夠通過每個(gè)小段的換位來實(shí)現(xiàn)每個(gè)大段的全換位，使得感應(yīng)電壓的相量之和，得出的數(shù)值為零，就是代表基本上不存在環(huán)流。然而這一類型的連接方式只能夠在電纜換位空間內(nèi)加以運(yùn)用與開展。

2 電纜單相接地故障情況下的金屬護(hù)層感應(yīng)電壓計(jì)算舉例

例如，110kV電纜線路若是處于單相接地，那么對(duì)其護(hù)層感應(yīng)電壓進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)按照這一步驟進(jìn)行：根據(jù)電纜線路所對(duì)應(yīng)的型號(hào)，便可以計(jì)算出路線的回路長(zhǎng)度為690m，當(dāng)其發(fā)生單端接地，這樣在故障出現(xiàn)后，便可得出計(jì)算公式：

U=[R+（Rg+j2ω×10-4lnD/Rs）L]Id

式中：R代表接地電阻；Rg表示的是大地電阻；Rs代表的為電纜護(hù)套的半徑長(zhǎng)度；L代表的是電纜護(hù)套的長(zhǎng)度；D代表的是大地當(dāng)中的電流所穿透的深度；Id代表的為單相接地出現(xiàn)故障時(shí)候的電流；ρ代表的為土壤當(dāng)中的電阻率；f所代表的為電纜頻率。

這時(shí)單相接地電纜處于700A，接地的電阻值達(dá)到0.2Ψ，大地的電阻值處于0.0493Ψ/km，土壤當(dāng)中的電阻率為150Ψ·m，大地當(dāng)中的電流穿透深度處于1143.15m的時(shí)候，電纜的半徑為0.0827m，同時(shí)經(jīng)計(jì)算得知護(hù)套電壓值為1638+j2893V。那么根據(jù)計(jì)算公式可知，接地電阻若為0.2Ψ，單相接地電流若為7000A，對(duì)于長(zhǎng)度為690m的電纜金屬護(hù)層，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，便會(huì)在3kV上下，同時(shí)地電位可以上升到1638V。那么便可知曉對(duì)于110kV電纜線路，其對(duì)應(yīng)的接地電阻，應(yīng)當(dāng)處于極大限制。這是由于對(duì)于感應(yīng)電壓值來講，會(huì)與接地電流產(chǎn)生正比的關(guān)系，所以接地電流若是較大，那么金屬護(hù)層所對(duì)應(yīng)的電壓，也會(huì)上升到較高的值。

如果接地系統(tǒng)在安裝時(shí)，出現(xiàn)差錯(cuò)或者在維護(hù)中出現(xiàn)檢測(cè)不完善的時(shí)候，都會(huì)留有隱患存在。比如說，回電纜線路若是采取四段敷設(shè)，則接地系統(tǒng)應(yīng)為單端接地和交叉互聯(lián)單元所構(gòu)成。如果出現(xiàn)安裝或者是檢修不到位的情況，便會(huì)造成絕緣接頭沒有達(dá)到交叉互聯(lián)，同時(shí)對(duì)于電纜金屬護(hù)層小段也呈現(xiàn)斷開狀態(tài)，此外，直接接地接頭，也沒有與大地進(jìn)行接通。那么一旦發(fā)生單相接地故障，便會(huì)使得金屬護(hù)套感應(yīng)電壓出現(xiàn)疊加，進(jìn)而在局部位置上使得護(hù)層電壓升高，從而對(duì)外護(hù)套造成嚴(yán)重危害，也許會(huì)造成更為嚴(yán)重的問題出現(xiàn)。

3 護(hù)層保護(hù)及限制護(hù)層過電壓的相關(guān)措施

3.1 110kV以上電纜通道的規(guī)劃與設(shè)計(jì)

對(duì)于110kV及其以上電壓等級(jí)的電纜通道，在規(guī)劃與設(shè)計(jì)時(shí)不僅需要滿足對(duì)應(yīng)要求，還應(yīng)當(dāng)滿足電纜埋設(shè)區(qū)域特征。通常需要在地勢(shì)上有所注重，避免地勢(shì)較低造成的積水問題出現(xiàn)，同時(shí)也要防止安裝在存在隱患或是施工的區(qū)域，從而避免存在破壞。在白蟻災(zāi)害較為嚴(yán)重的地區(qū)，還應(yīng)當(dāng)在防水、防腐、防火的同時(shí)，做好防蟻工作，從而防止出現(xiàn)破壞問題。

3.2 對(duì)電纜分段長(zhǎng)度做到合理設(shè)計(jì)與計(jì)算

對(duì)于電纜來說，在分段時(shí)長(zhǎng)度不應(yīng)當(dāng)太長(zhǎng)，需要結(jié)合實(shí)際狀況與感應(yīng)電壓得出的值來做出劃分。在交流系統(tǒng)當(dāng)中，只有使電纜金屬護(hù)層感應(yīng)電壓處于正常值，方可完成單芯電力電纜的配置工作。同時(shí)在電纜截面選擇時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工作電流在進(jìn)行原則。對(duì)于沒有按照品字結(jié)構(gòu)，來對(duì)單芯電力電纜做出配置，當(dāng)一條通路配置大于兩個(gè)以上時(shí)，需要在感應(yīng)電壓計(jì)算出相互之間存在的影響。

3.3 提升護(hù)層感應(yīng)電壓的設(shè)計(jì)與驗(yàn)算結(jié)果

當(dāng)護(hù)層感應(yīng)電壓處于故障與正常工作兩種不同情況時(shí)，得出的結(jié)果有著很大的差別。當(dāng)處于正常工作電流的時(shí)候，雖然護(hù)層感應(yīng)電壓是滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的，但依舊需要通過驗(yàn)算來查看當(dāng)故障問題出現(xiàn)之后是否有損壞問題出現(xiàn)。

3.4 符合電纜設(shè)計(jì)規(guī)范前提下采用新型外護(hù)套

為了能夠使電纜護(hù)層的厚度滿足技術(shù)層面的需求，在合理的情況下，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)貙?duì)新型外護(hù)套加以使用。目前認(rèn)為是，當(dāng)電纜外護(hù)套的厚度達(dá)到4.0mm時(shí)，它的絕緣水平可以在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)處于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)于所用到的材質(zhì)來說，目前在江西這邊所用到的電纜材質(zhì)大多數(shù)為PE或者為PVC材質(zhì)，同時(shí)在外面會(huì)涂上一層石墨。對(duì)于PE材質(zhì)來說，其制作出來的護(hù)套有著較高的硬度，并且受到環(huán)境溫度變化的影響較小，而對(duì)于PVC材質(zhì)來說，其制作出來的護(hù)套硬度不強(qiáng)，同時(shí)會(huì)受到環(huán)境溫度變大所造成的影響。另外，還有其他多種形式的電纜外護(hù)套可以在施工中得到選擇與應(yīng)用。

3.5 按照規(guī)范來對(duì)電纜外護(hù)層實(shí)施檢測(cè)保護(hù)

電纜牽引力與測(cè)壓力，需要控制在既定范圍之內(nèi)，然后結(jié)合電纜通道的走向來完成施工方案的制定工作，并在敷設(shè)路徑上完成滑輪的布置。繼而再根據(jù)圖紙開展施工工作，這時(shí)電纜排列方式、分段長(zhǎng)度需符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；敷設(shè)后需進(jìn)行回填細(xì)沙，并做好耐壓試驗(yàn)的開展工作，如果出現(xiàn)損壞等問題需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并做好處理

工作。

3.6 通道允許時(shí)應(yīng)用回流線

回流線增添之后，對(duì)于單相短路回流電流來說，不會(huì)流經(jīng)大地，而是會(huì)通過回流線得到返回?；亓骶€的應(yīng)用，在單相接地當(dāng)中，會(huì)使外護(hù)層絕緣與保護(hù)器所受到的工頻過電壓，會(huì)與電網(wǎng)電位之間缺乏關(guān)聯(lián)性，對(duì)于回流線的磁通，會(huì)抵消接地電流時(shí)所產(chǎn)生的一部分磁通，進(jìn)而使得電壓值可以得到降低。對(duì)于回流線當(dāng)中的阻抗，與兩端接地的電阻來說，應(yīng)當(dāng)和系統(tǒng)中最大零序電流與回流線感應(yīng)電壓進(jìn)行匹配。

3.7 使地阻能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求

電力電纜線路保護(hù)接地，能夠?qū)﹄娏﹄娎|線路在運(yùn)行時(shí)提供安全保障。對(duì)于電力電纜線路來說，不管是在工作與運(yùn)行當(dāng)中，還是發(fā)生內(nèi)部過電壓、雷電過電壓以及出現(xiàn)接地故障，都應(yīng)當(dāng)以大地為回路，并運(yùn)用電位鉗來對(duì)接地電位實(shí)施控制。接地電位和接地裝置所對(duì)應(yīng)的電阻值有著較大的關(guān)聯(lián)，同時(shí)接地電阻值也會(huì)因?yàn)槿氲仉娎|頻率及波形變化產(chǎn)生影響，另外也會(huì)與接地裝置對(duì)應(yīng)的輻射方式等條件存在著較大的關(guān)聯(lián)。這樣一來，接地電阻值若無法為電纜運(yùn)行加以保障，那么故障發(fā)生時(shí)，接地電流會(huì)呈現(xiàn)極大程度的上升，甚至能夠達(dá)到幾百伏。這樣一來，由于出現(xiàn)地點(diǎn)位反擊，使得電力電纜外護(hù)層絕緣會(huì)被擊穿，并使金屬護(hù)層出現(xiàn)接地故障等問題，另外還會(huì)受到地點(diǎn)位上升的影響，造成電氣設(shè)備間出現(xiàn)相鄰反擊，從而不僅可能會(huì)帶來跨步電壓，也會(huì)容易導(dǎo)致人員傷亡事件的出現(xiàn)。所以在地理與經(jīng)濟(jì)條件有所保障的前提下，需對(duì)優(yōu)化措施做到有效運(yùn)用。

3.8 加強(qiáng)環(huán)流監(jiān)測(cè)

電力電纜線路若是處于單端接地時(shí)，那么一般是沒有環(huán)流出現(xiàn)的，當(dāng)處于交叉互聯(lián)接地時(shí)，那么也會(huì)因?yàn)閷?duì)稱排列使得三相環(huán)流能夠達(dá)到平衡狀態(tài)，通過環(huán)流檢測(cè)來與之前的記錄做出比較，這樣對(duì)于電纜護(hù)層當(dāng)中的問題便可實(shí)施有效處理。同時(shí)對(duì)護(hù)層絕緣水平還需不斷測(cè)試，當(dāng)出現(xiàn)參數(shù)不合理問題時(shí)便要及時(shí)更換。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于110kV電力電纜金屬護(hù)層過電壓保護(hù)來說，其會(huì)與電力電纜規(guī)劃設(shè)計(jì)工作、施工安裝工作、運(yùn)行維護(hù)等各項(xiàng)工作相關(guān)。而對(duì)于這里面涉及到的所有環(huán)節(jié)，均需要嚴(yán)格把關(guān)，只有這樣方可使電力電纜線路得到長(zhǎng)久運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：汪志明（1983-），男，江西婺源人，江西省送變電建設(shè)公司電力工程師，研究方向：項(xiàng)目管理。

（責(zé)任編輯：小 燕）