110kV高壓單芯電纜線路金屬護套接地方式

摘 要：110kV高壓電纜線路護套必須接地運行，并且考慮限制其護套感應電壓，文章講解其不同的接地方式和原理，以便運行人員更好地巡查、維護和消缺，以免造成高壓電纜過電壓導致電纜外護層擊穿，從而形成環流和腐蝕，最終影響電纜線路物載流量、運行壽命及人身安全。

關鍵詞：電纜護套不接地危害；護套接地方式；中點接地方式；交叉互聯接地方式

近年來，隨著城市改造建設的加快，110kV高壓電纜線路大量投入運行，并且大量110kV高壓電纜線路敷設在人群密集區，其運行的安全性倍感重要。《電力安全規程》規定：電氣設備非帶電的金屬外殼都要接地，因此電纜的金屬屏蔽層都要接地。通常35kV及以下電壓等級的電纜都采用兩端接地方式，按照GB50217-1994《電力工程電纜設計規程》的要求，35kV及以下電壓等級的電纜基本上為三芯電纜，在正常運行中，流過三個線芯的電流總和為零，在金屬屏蔽層兩端基本上沒有感應電壓，所以采用兩端接地不會有感應電流流過金屬屏蔽層，兩端就基本上沒有感應電壓，所以兩端接地后不會有感應電流流過金屬屏蔽層。但是當電壓超過35kV時，大多數采用單芯電纜，單芯電纜的線芯與金屬屏蔽的關系，可看作一個變壓器的初級繞組。當單芯電纜線芯通過電流時就會有磁力線交鏈金屬屏蔽層，使它的兩端出現感應電壓，感應電壓的大小與電纜線路的長度和流過導體的電流成正比，高壓電纜很長時，護套上的感應電壓疊加起來可達到危及人身安全的程度，在線路發生短路故障、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接地，則鋁包或金屬屏蔽層將會出現很大的環流，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，因此單芯電纜不應兩端接地。個別情況（如短電纜或輕載運行時）方可將鋁包或金屬屏蔽層兩端三相互聯接地。

然而，當金屬屏蔽層有一端不接地后，接著帶來了下列問題：當雷電流或過電壓波沿線芯流動時，高壓電纜金屬屏蔽層不接地端會出現很高的沖擊電壓；在系統發生短路時，短路電流流經線芯時，電纜鋁包或金屬屏蔽層不接地端也會出現較高的工頻感應電壓，在電纜外護層絕緣不能承受這種過電壓的作用而損壞時，將導致出現多點接地，形成環流。因此，在采用一端互聯接地時，必須采取措施限制護層上的過電壓，安裝時應根據線路的不同情況，按照經濟合理的原則在鋁包或金屬屏蔽層的一定位置采用特殊的連接和接地方式，并同時裝設護層保護器，以防止電纜護層絕緣被擊穿。

據此，高壓電纜線路安裝時，應該按照GB50217-1994《電力工程電纜設計規程》的要求，單芯電纜線路的金屬護套只有一點接地時，金屬護套任一點的感應電壓不應超過50～100V（未采取不能任意接觸金屬護套的安全措施時不大于50V；如采取了有效措施時，不得大于100V），并應對地絕緣。如果大于此規定電壓時，應采取金屬護套分段絕緣或絕緣后連接成交叉互聯的接線。由此可見，110kV高壓電纜線路的接地方式有下列幾種。

1 線路金屬屏蔽層一端直接接地，另一端通過護層保護接地 （見圖3）

當線路長度大約在500～700m及以下時，屏蔽層可采用一端直接接地（見圖1），另一端通過護層保護器接地。這種接地方式還須安裝一條沿電纜線路平行敷設的回流線，回流線兩端接地。敷設回流線時應使它與中間一相電纜的距離為0.7s（s為相鄰電纜間的距離），并在線路一半處換位。在通道情況允許時采用回流線。增加回流線后，單相短路回路電流不經過大地而經回流線返回。回流線的存在使單相接地時外護層絕緣及保護器所受工頻過電壓與地網電位無關，且通過回流線的磁通抵消了一部分電纜芯線接地電流所產生的磁通，從而降低過電壓數值。回流線的阻抗及其兩端接地電阻，宜與系統內最大零序電流和回流線上感應電壓允許值相匹配。

1-電纜；2-終端；3-電纜金屬屏蔽（護套）接地線；4-護層保護器；5-接地保護箱；6-回流線；7-接地箱

圖3 一端接地另一端不接地方式

2 線路金屬屏蔽層中點接地

2.1 當線路長度大約在1000～1400m時，須采用中點接地方式

在線路的中間位置，將屏蔽直接接地，電纜兩端的終端頭的屏蔽通過護層保護器接地。中間接地點一般需安裝一個直通接頭（見圖4）。

1-電纜；2-終端；3-電纜金屬屏蔽（護套）接地線；4-保護器；5-接地保護箱；6-接地線；7-接地箱；8-中間接地點（直通接頭）

圖4 中點接地方式1

2.2 中點接地方式也可采用第二種方式，即在線路中點安裝一個絕緣接頭，絕緣接頭將電纜屏蔽斷開，屏蔽兩端分別通過護層保護器接地，兩電纜終端屏蔽直接接地。（見圖5）

1-電纜；2-終端；3-電纜金屬屏蔽（護套）接地線；4-接地箱；5-保護器；6-接地線；7-接地保護箱；8-絕緣接頭

圖5 中點接地方式2

當采用中點接地方式時，根據實際情況，若電纜長度、運輸及敷設能滿足要求時，在電纜中點部位僅破開電纜的外護套，直接在鋁波紋護套上安裝接地裝置，在安裝后要做好外護層與金屬護套防水處理工作，該安裝方式優點：電纜未安裝絕續接頭，避免在安裝接頭過程中產生絕緣薄弱環節，同時電纜線路本體無畸變的電場，有利于提高電纜使用壽命及載流量，有利于節約工程成本，減少運行維護工作量及故障點，有利于電纜安全運行。

2.3 線路金屬屏蔽層分段交叉互聯后經保護器接地（見圖6）

電纜線路很長時（大約在1000～1400m以上），可以采用屏蔽層交叉互聯。這種方法是將線路分成長度相等的三小段或三的倍數段，每小段之間裝設絕緣接頭，絕緣接頭處三相屏蔽之間用同軸電纜，經交叉互聯箱進行換位連接（見圖2），交叉互聯箱裝設有一組護層保護器，線路上每兩組絕緣接頭夾一組直通接頭。

為了減小單芯電纜線路對鄰近輔助電纜及通信電纜的感應電壓，應盡量采用交叉互聯接線；采用交叉互聯接線方式是減少高壓電纜屏蔽層環流最有效的方法，但是投資成本高、維護量大。

2.4 金屬屏蔽層護套兩端直接接地

此接地方式不常用，僅適用于極短電纜和小負載電纜線路。高壓電纜施工過程中，應嚴格控制電纜線路中間直通接頭、絕緣接頭、電纜終端安裝工藝，保證線路接地系統、接地箱、交叉互聯箱安裝質量與防水密封和電力電纜金屬護層可靠接地，是有效保障電力電纜線路安全運行的重要保護措施。

參考文獻

[1]電力安全規程[S].

[2]GB50217-1994.電力工程電纜設計規程[S].

[3]110kV電纜線路護層接地方式及護層保護的一些措施[J].四川電力技術，1003-6954（2008）增-0091-94.

[4]110kV高壓單芯電纜線路金屬護套接地方式[J].吉林電力，2005（2）.