淺析110kV高壓單芯電纜金屬護(hù)套接地方式

甘肅筑鼎建設(shè)有限責(zé)任公司 王云麗

110kV的高壓電纜線路在使用過程中，其金屬護(hù)套需要進(jìn)行接地處理，限制金屬護(hù)套的感應(yīng)電壓。根據(jù)不同的項目條件，高壓電纜金屬護(hù)套接地方式也存在著不同的處理方案，需進(jìn)行現(xiàn)場的勘察及分析才可保障現(xiàn)場的電網(wǎng)運行穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段伴隨著我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，受空間環(huán)境條件的限制，使得在工程項目中出現(xiàn)了大量110kV的高壓電纜線路，承擔(dān)著企業(yè)生產(chǎn)的重要負(fù)荷。在企業(yè)的日常生產(chǎn)過程中，對電纜的巡檢及維護(hù)便提出了更高的要求，因此就需要在日常管理過程中，有效的提升安全性與穩(wěn)定性。在我國《電力安全規(guī)程》中明確指出，在正常情況下電氣設(shè)備的不帶電金屬外殼都需進(jìn)行接地處理，因此110kV高壓單芯電纜金屬護(hù)層須可靠接地。

1 110kV高壓單芯電纜金屬護(hù)套常見問題分析

通常情況下，在流過三個線芯后的電流總和基本上為零，但在金屬屏蔽層的兩端始終不會有這感應(yīng)電壓，因此在進(jìn)行兩端接地處理時就并不會出現(xiàn)感應(yīng)電流，且不會在兩端出現(xiàn)感應(yīng)電壓。在進(jìn)行兩端接地后就避免了電流經(jīng)過金屬屏蔽層。

只有超出35kV時單芯電纜可當(dāng)做一個初級繞組，當(dāng)通過電流時出現(xiàn)磁力線鉸鏈金屬護(hù)層，使電纜兩端位置出現(xiàn)明顯的感應(yīng)電壓。由于護(hù)套上的感應(yīng)電壓會進(jìn)行一定的疊加，對人身安全造成直接的影響。當(dāng)線路發(fā)生故障時屏蔽層上會出現(xiàn)較高的感應(yīng)電壓，甚至?xí)霈F(xiàn)擊穿護(hù)套的絕緣。這時一旦依然采用的是鋁包或金屬屏蔽層的兩端三相互聯(lián)接地，就會在金屬屏蔽層上存在大量環(huán)流，同時數(shù)值可達(dá)到線芯電流的一半以上，造成較為嚴(yán)重的電流損耗。這樣的情況直接導(dǎo)致鋁包或金屬屏蔽層出現(xiàn)發(fā)熱，進(jìn)而導(dǎo)致大量電流損失，同時降低了電纜的整體電流載流量。這種形式的電流問題直接加劇了電纜的絕緣老化程度，因此這樣的情況下就表明單芯電纜要避免直接進(jìn)行兩端的接地處理。而在個別情況下則需保障對其進(jìn)行金屬屏蔽層的兩端三相互聯(lián)[1]。

但在金屬層并不采用一端接地的情況下就會帶來更多問題。如，在出現(xiàn)雷電流后，或在電壓沿著纖芯進(jìn)行流動的過程中，高壓電纜的金屬屏蔽層會在不接地的一端形成較高的沖擊電壓；其次，在系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重短路問題后，會使電纜鋁包或在金屬屏蔽層的位置上出現(xiàn)一定的工頻感應(yīng)電壓，這樣會導(dǎo)致電纜外護(hù)層的絕緣始終無法承受住這樣的電壓作用，因此會出現(xiàn)損害的問題，這樣的情況會出現(xiàn)多點接地，進(jìn)而形成明顯的環(huán)流，因此需在一端進(jìn)行互聯(lián)接地時就采用針對性的措施對其電壓進(jìn)行直接的限制，同時安裝的過程中，還需積極的基于不同線路上的實際情況，并基于經(jīng)濟合理性的原則對鋁包或金屬屏蔽層進(jìn)行相應(yīng)的連接及接地處理，并安裝一定的防護(hù)層保護(hù)器，這是避免出現(xiàn)電纜互層、同時絕緣被擊穿的關(guān)鍵處理方式。

2 單芯電纜與統(tǒng)包電纜的接地方式

三相三芯的電纜設(shè)計都是一種統(tǒng)包電纜，芯線需在電纜中基于三角對稱的方式進(jìn)行安裝，因此形成了三相電流對稱效果。這樣在金屬護(hù)套中并不會產(chǎn)生一定的感應(yīng)電流。因此在實際施工過程中，往往需保障對金屬護(hù)套的有效設(shè)計、保障可靠接地都符合相關(guān)設(shè)計的具體要求。但在單芯電纜的設(shè)計過程中，由于芯線與金屬護(hù)套是一種變壓器的初級繞組或次級繞組的作用，以此在電纜通過交流電路時就會造成金屬護(hù)套中形成一定的感應(yīng)電壓[2]。這樣的感應(yīng)電壓往往與電纜總體程度呈現(xiàn)出一定的正比關(guān)系，同時也與芯線的電流呈現(xiàn)出一定正比關(guān)系。

一旦將金屬護(hù)套的兩端都進(jìn)行接地處理，就會讓護(hù)套與導(dǎo)線形成一個閉合的回路，這樣在護(hù)套中會出現(xiàn)環(huán)形的電力，金屬護(hù)套中的電流基本上與芯線中的負(fù)載電流保持相同的數(shù)量級，這樣的處理方式下，不僅會在金屬護(hù)套上形成一定的熱能損耗，同時也會一定程度上加快對電纜絕緣層的老化程度，在這樣的處理過程中會導(dǎo)致芯線降低載流量。因此這是導(dǎo)致單芯電流與統(tǒng)包電流電纜需使用不同接地方式的重要因素[3]。

3 110kV高壓單芯電纜金屬護(hù)套接地

3.1 金屬護(hù)套兩端接地

其在進(jìn)行接地處理的過程中可極大降低接地的工作量、但會在其金屬護(hù)套上出現(xiàn)環(huán)形的電流，以此就需在進(jìn)行使用過程中對使用環(huán)境和條件進(jìn)行針對性的分析，需保障電流的線路較短，同時在傳輸功率上得到一定的限制，并保障整個傳輸?shù)墓β史矫嬉蚕鄬^小，這樣就可采用這樣的傳輸方式。該接地方式適用于傳輸功率小的電網(wǎng)，三芯電纜的金屬護(hù)層宜采用兩端直接接地，優(yōu)點在于接地效果良好，缺陷在于對使用環(huán)境要求高。

3.2 一端接地

圖1 兩端直接接地示意圖

一端接地是一種適用于電力回路較短情況下的接地方式，優(yōu)勢在于能夠降低環(huán)流的可能性，缺陷在于安裝復(fù)雜。電網(wǎng)中金屬護(hù)套基本上都需要使用一端直接接地的處理方式，另一端則需要利用保護(hù)器接地，采用上述方式進(jìn)行接地，能夠極大降低環(huán)流出現(xiàn)的可能性。這是一種提升電纜傳輸容量、同時提升電纜安全性的關(guān)鍵處理方式，基于我國的電路線路敷設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，在直接接地處理的金屬護(hù)套上需要控制感應(yīng)電壓在50V以內(nèi)的程度，一旦在架空線路的連接過程中，就需要保障在保護(hù)器安裝在另一端位置上，以此形成穩(wěn)定的電力網(wǎng)絡(luò)布置方式。

在一般情況下，當(dāng)線路的長度達(dá)到500～700m的程度上，就需要在屏蔽層上采用一端直接接地的方式，這樣就可有效的利用好互層保護(hù)器的方式，形成一個完整的接地處理工作。對于這種類型的接地方式，還需要安裝一個電纜線路進(jìn)行平行敷設(shè)的處理方式，回流線需要兩端進(jìn)行接地。在敷設(shè)的過程中，其回流線需要始終與中間相電纜進(jìn)行處理。在其處理的過程中，敷設(shè)回流線期間有關(guān)人員需要控制其與中間相的距離，另外，針對線路也需要進(jìn)行換位處理。

其次，在條件允許的情況下，則可提升回流線的整體效果，在電箱的短路回路電流工程中并不需要經(jīng)過大地，而是需要進(jìn)行直接的返回。因此，這樣的電流線的處理方式下，就可很好的降低電纜芯線的接地處理模式，以此降低整體的電壓數(shù)值；再次，回流線當(dāng)中的阻抗以及在電路兩端的接地電阻，也相應(yīng)都會與系統(tǒng)當(dāng)中的整體零序電流以及在回流線上的感應(yīng)電壓進(jìn)行相應(yīng)的匹配以及處理。

圖2中設(shè)置護(hù)層電壓限制器適合35kV以上電纜，35kV電纜需要時可設(shè)置，35kV以下電纜不需要設(shè)置。

圖2 線路一端或中央部位單點直接接地

3.3 金屬護(hù)套的中點接地

金屬護(hù)套的中點接地適用于電纜線路敷設(shè)長的情況，缺陷在于成本高、優(yōu)勢在于防護(hù)效果好。以往在電纜線路一端進(jìn)行接地處理，會使得金屬護(hù)套的整體感應(yīng)電壓無法滿足相應(yīng)的設(shè)計需求。因此，在進(jìn)行處理的過程中，就需要對電纜當(dāng)中的金屬護(hù)套進(jìn)行單點互聯(lián)接地處理，同時保障在電纜金屬護(hù)套的處理過程中需要利用好保護(hù)器的方式進(jìn)行接地。金屬護(hù)套的中點接地方式下，有關(guān)人員可將電纜線路分為2個，其中一個電纜線路直接接地。

其次，在電纜線路形成一整根電纜的時候，就需要在電纜的重點位置破開電纜的外護(hù)套，這是可以很好地在鋁波紋護(hù)套上的處理方式。另一方面，進(jìn)行防水處理的過程中，一旦電纜線路采用的是兩盤電纜的處理模式，就需要在中間接地點進(jìn)行一定的安裝。

現(xiàn)階段在進(jìn)行金屬護(hù)套的處理過程中，基本上都會存在著一段接地的情況，以此為了保障電路線路的整體穩(wěn)定性，可安裝一個沿電纜線路平行進(jìn)行敷設(shè)的導(dǎo)體，因此形成一個回流線。而在出現(xiàn)了單相接地故障的時候，就需要保障接地短路電流，要有效的利用回流線或者在回流系統(tǒng)當(dāng)中敷設(shè)中間點，這樣的處理方式下可很好的利用電流所出現(xiàn)的磁通，有效的抵消一部分的電纜導(dǎo)線接地電流，這樣的處理形式也相應(yīng)的需要在完成回流線的裝設(shè)之后，對短路故障問題起到良好的限制性作用。

在這樣的處理模式下，往往還要嚴(yán)格的基于實際的現(xiàn)場情況，一旦電纜的長度以及運輸?shù)那闆r下，符合當(dāng)下敷設(shè)的具體要求，就要在電纜的中點部位進(jìn)行電纜的針對性改造處理，這是保障在進(jìn)行處理過程中避免由于沒有安裝絕源接頭導(dǎo)致在運行過程中對整個電力線路造成嚴(yán)重的影響；其次，還需要保障積極的控制好工程項目建設(shè)的成本投入，在運維工作量上得到良好的控制，這是一種提升建設(shè)效率的關(guān)鍵措施。

3.4 金屬護(hù)套的交叉互聯(lián)

現(xiàn)階段在電纜線路比較長的時候，電纜金屬護(hù)套往往需要利用好交叉互聯(lián)的方式有效降低金屬護(hù)套的感應(yīng)電壓，同時降低環(huán)流的出現(xiàn)，這樣可以很好地提升電纜的整體傳輸容量?，F(xiàn)階段在交叉互聯(lián)的處理過程中往往需要分為3個等長的線路，其次還需要每隔一段時間檢查絕緣接頭，如存在異常需要重新安裝，這樣在處理金屬護(hù)套的過程中，能夠保障其電互層可以很好的進(jìn)行接地處理；其次，電纜的終端金屬護(hù)套都要進(jìn)行直接的接地處理，以此構(gòu)建出一個互聯(lián)的段位。在不同的互聯(lián)段位當(dāng)中需要安裝好直通中間頭，確保在金屬護(hù)套實現(xiàn)互聯(lián)之后，能夠直接進(jìn)行接地處理。

圖3 交叉互聯(lián)接地（護(hù)層電壓限制器配置示例按Y0接線）

在進(jìn)行實際處理的過程中，可明顯的發(fā)現(xiàn)，在交叉互聯(lián)的處理方式下可以十分有效地降低環(huán)流效果。但在電纜的環(huán)流值以及電纜負(fù)荷方面始終形成了一個正比例關(guān)系，因此這樣的測試環(huán)流值就比較小。但是在環(huán)流值與電纜的分段處理過程中始終比較大，因此在分段處理的過程中，就會使得需要采用一個電纜敷設(shè)的方式對其進(jìn)行針對性的排列處理，其次在金屬護(hù)套上也會存在著一定的環(huán)流。

最后在處理安裝交叉互聯(lián)保護(hù)箱，這是一種需要在進(jìn)行處理的過程中、對結(jié)緣接頭的接地端子送電端進(jìn)行一定的規(guī)劃以及處理，避免在線路當(dāng)中的接頭方位不一致、進(jìn)而導(dǎo)致整體接線的失誤問題。在進(jìn)行中介頭的附件處理過程中，始終保持著一致性的處理模式，往往需要對其進(jìn)行針對性的處理，因此在進(jìn)行安裝的過程中，就需要首先使用搖表的方式進(jìn)行處理，之后則需要標(biāo)注送電端，在發(fā)現(xiàn)接線錯誤的情況下就要馬上對感應(yīng)電壓進(jìn)行控制。

在電纜線路較長的情況下，就要充分的保障電纜的屏蔽層可進(jìn)行交叉互聯(lián)。在實際的操作過程中，基本上是需要將線路進(jìn)行長度相等的分割，以此形成幾個不同的倍數(shù)關(guān)系。在不同的電路線路處理環(huán)節(jié)，需要結(jié)合其現(xiàn)場的實際情況，以此才可以進(jìn)行針對性地建設(shè)以及分析，這樣的處理模式下極大地提升了處理的整體效率以及水平。

綜上，在新形勢新時代下，我國對于電力事業(yè)的發(fā)展和要求都提出了更高的要求，因此在工程項目建設(shè)過程中，為了保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就需要積極做好110kV高壓單芯電纜金屬護(hù)套接地工作，以此穩(wěn)定電力系統(tǒng)的整體安全性。