淺談單芯電纜金屬套接地方式

田婷

摘要：電纜因其易敷設(shè)、可靠性等優(yōu)勢(shì)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的輸電系統(tǒng)中。但是單芯電纜金屬套的過電壓會(huì)導(dǎo)致電纜外絕緣層擊穿，形成環(huán)流，影響電纜線路的安全運(yùn)行。合理的選擇單芯電纜金屬套的接地方式，可以減小電纜外護(hù)層電壓，提高電纜線路運(yùn)行的安全性及可靠性。

關(guān)鍵字：?jiǎn)涡倦娎|;金屬套接地方式;護(hù)層電壓

1 前言

電纜由于其占地?。芍甭穹笤O(shè)于土壤中或是敷設(shè)于空氣中，其線間絕緣距離?。?、可靠性高（受氣候和周圍環(huán)境的影響小、傳輸性能穩(wěn)定）并且具有超高壓、大容量發(fā)展等優(yōu)勢(shì)條件，被越來越廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)的輸電系統(tǒng)中。在輸送容量比較大的工程中，通常會(huì)用到單芯電纜，但是單芯電纜金屬套的接地必須要考慮其護(hù)層感應(yīng)電壓的問題，過高的護(hù)層電壓不但對(duì)人和相關(guān)設(shè)備的安全產(chǎn)生影響，更重要的是，護(hù)層電壓會(huì)產(chǎn)生護(hù)層環(huán)流，護(hù)層環(huán)流不但造成能量損耗，降低傳輸效率，還會(huì)使電纜溫度上升，影響電纜壽命，并影響電纜的傳輸容量，還可能造成重大電力事故。所以通過合理的選擇單芯電纜金屬套的接地方式，將電纜金屬護(hù)套的護(hù)層電壓限制到一定數(shù)值內(nèi)，對(duì)單芯電纜的應(yīng)用至關(guān)重要，本文將對(duì)單芯電纜金屬套的接地方式及護(hù)層電壓的計(jì)算進(jìn)行梳理介紹。

2 單芯電纜金屬套的接地方式

交流單芯電力電纜金屬套上至少應(yīng)該有一端為直接接地，并且在任一非直接接地端的正常感應(yīng)電壓的最大值應(yīng)該符合下列規(guī)定：

（1）當(dāng)在電纜敷設(shè)的路由中，沒有采取能有效防止人員任意接觸金屬套的安全措施時(shí)，其感應(yīng)電壓不得大于50V;

（2）當(dāng)在電纜敷設(shè)的路由中，采取可靠的有效的防止人員任意接觸金屬套的安全措施時(shí)，其感應(yīng)電壓不得大于300V。

為滿足以上要求，單芯電纜金屬套接地方式可分為以下幾種：

2.1當(dāng)單芯電纜敷設(shè)線路不長(zhǎng)，且沒有采取防止人員接觸電纜金屬套的安全措施時(shí)護(hù)層電壓不大于50V或是采取了防護(hù)措施不大于300V時(shí)，可以在單芯電纜線路一端單點(diǎn)直接接地或是在電纜中央部位單點(diǎn)直接接地。如圖2.1.1及圖2.1.2所示。

2.2當(dāng)單芯電纜敷設(shè)線路較長(zhǎng)，單點(diǎn)直接接地不能滿足要求時(shí)，水下電纜、35kV及以下的電纜或是輸送容量較小的35kV以上的電纜，可以采取在線路兩端直接接地，如圖2.2所示。

2.3當(dāng)單芯電纜敷設(shè)線路很長(zhǎng)，并且不屬于2.2中介紹的情況時(shí)，則應(yīng)采用交叉互聯(lián)的接地方式，即如圖2.3所示：劃分適當(dāng)?shù)膯卧以诿總€(gè)單元內(nèi)按3個(gè)長(zhǎng)度盡可能均等區(qū)段，并且設(shè)置絕緣接頭或是實(shí)施電纜金屬套的絕緣分隔。

圖中1表示電纜終端;2表示電纜中間接頭;3表示護(hù)層電壓限制器;4表示絕緣接頭。

3 單芯電纜金屬套護(hù)層電壓的計(jì)算方法

通過第二節(jié)分析，想要合理的選擇單芯電纜金屬套的接地方式，首先需要計(jì)算出單芯電纜金屬套護(hù)層電壓。

交流系統(tǒng)中單芯電纜線路一回或是兩回的各相按照常規(guī)配置排列情況下，在電纜金屬層上任一點(diǎn)非直接接地處的正常感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)值，可按照下式計(jì)算：

Es=L×Es0

式中：Es-感應(yīng)電勢(shì)（V）;

L-電纜金屬層的電氣通路上任意部位與其直接接地處的距離（km）;

Es0-單位長(zhǎng)度的正常感應(yīng)電勢(shì)（V/km）。

其中，Es0的表達(dá)式見下表3.1及表3.2。

表中：ω=2πf;r-電纜金屬層的平均半徑（m）;I-電纜導(dǎo)體正常工作電流（A）;f-工作頻率（Hz）S-各電纜相鄰之間中心距（m）;回路電纜情況，假定其每回I、r均等。

4 工程實(shí)例

結(jié)合110kV電纜實(shí)際的敷設(shè)工程，簡(jiǎn)單介紹110kV單芯電纜金屬套接地方式的選擇。

工程實(shí)例1：

某企業(yè)因其廠區(qū)內(nèi)新建110kV變電站需要從上級(jí)220kV變電站取2路電源，采用電纜敷設(shè)，電纜線路長(zhǎng)度為2520米，110kV電纜采用品字形排列，電纜規(guī)格為ZC-YJLW03-64/110kV?? 3（1x1000），經(jīng)計(jì)算其電纜金屬套護(hù)層電壓為70.7V/km，由于其電纜敷設(shè)在可通行人的電纜通廊，并未采取有效防止人員任意接觸金屬套的安全措施，并且其電纜金屬套護(hù)層電壓超過50V，所以其電纜金屬套應(yīng)該采用交叉互聯(lián)接地方式敷設(shè)。根據(jù)計(jì)算，電纜分2個(gè)單元的交叉互聯(lián)，共分成6段，每段420米。

工程實(shí)例2：

工程實(shí)例1中由于電纜敷設(shè)路由長(zhǎng)，為滿足電纜金屬套護(hù)層電壓的要求，采用了交叉互聯(lián)的的接地方式，而另一企業(yè)需要敷設(shè)2路110kV電纜，其電纜線路長(zhǎng)度為1170米，110kV電纜仍然采用品字形排列，電纜規(guī)格為ZC-YJLW03-64/110kV?? 3（1x630），經(jīng)計(jì)算其電纜金屬套護(hù)層電壓為58V/km，由于其距離較短，采用中間一點(diǎn)直接接地的方式，將電纜分成兩段，其電纜金屬護(hù)層電壓則可均降至50V以內(nèi)，故最終采用電纜中間一點(diǎn)直接接地的方式，線路兩端分別設(shè)置護(hù)層電壓限制器。

根據(jù)以上兩個(gè)工程實(shí)例簡(jiǎn)單的介紹了如何在實(shí)際工程中選擇合理的單芯電纜金屬套的接地方式。在實(shí)際工程中，除了通過選擇合理的電纜金屬套的接地方式，以滿足護(hù)層電壓的要求，還可以應(yīng)用一些電纜護(hù)層電流的監(jiān)測(cè)設(shè)備，這樣可以提早發(fā)現(xiàn)高壓電力電纜線路中的潛在的故障，從而能夠避免非計(jì)劃性的停電，保證電力的正常供應(yīng)。

在工程實(shí)例1中，該企業(yè)應(yīng)用了電纜護(hù)層電流的監(jiān)測(cè)設(shè)備，其在220kV變電站及110kV變電站分別設(shè)置智能直接接地箱，用來監(jiān)測(cè)電纜金屬護(hù)套的護(hù)層電流，從而提高電纜運(yùn)行的可靠性。

5 小結(jié)

本文就單芯電纜金屬套的接地方式進(jìn)行了梳理，并且結(jié)合實(shí)際工程，對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了說明，合理的選擇單芯電纜金屬套的接地方式，對(duì)提高電纜運(yùn)行可靠性至關(guān)重要，在實(shí)際工程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該提高重視。

參考文獻(xiàn)

[1] GB 50217-2018 電力工程電纜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)