由聚北十十九線缺陷引發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層接地方式的比較，感應電壓和環流的計算，通過對規范的分析最終確定滿足要求的接地方式。

關鍵詞：單芯電纜；金屬護層；接地方式

1 問題的發現

2014年4月22日上午，電纜線路巡視人員周期巡線時發現35千伏聚北十十九線聚北十九變32537門構C相電纜終端接地線脫落，屬于緊急缺陷。電纜運行檢修二隊立刻聯系調度申請停電，辦理電力線路事故應急搶修單。于當天下午組織人員抵達現場消缺。到達現場后，作業人員發現在原設計與安裝中將接地線與JS-8放電計數器連接，并且沒有安裝避雷器。作業人員根據現場情況，將接地線與鋼架直接相連接地，處理完畢，線路恢復運行。

2 原因分析

35千伏聚北十十九線電纜型號為YJLV-22/35-1×95，長460米，桿號為21#桿-聚北十九變32537門構，敷設方式為電纜橋架，2012年7月投入運行，接地方式為21#桿保護器接地，聚北十九變側通過放電計數器接地。

21#桿金屬護層保護器的連接方式為星型連接，中性點接地，由于保護單元為氧化鋅非線性電阻片，高壓電纜護層保護器會在電纜線路正常工作狀態時呈現高電阻狀態，使金屬護層中的工頻感應電流回路被截斷；而當電纜線路中出現導致金屬護層中出現很高的工頻過電壓或沖擊過電壓的情況時，如接地故障、或大氣過電壓、操作過電壓等，電纜護層保護器將會呈現導通的低電阻狀態，使故障電流迅速經保護器泄入大地，起到保護電纜外護層絕緣的作用。

聚北十九變側通過JS-8放電計數器接地，由于JS-8放電計數器是全波整流式結構，如圖1。電纜運行情況下，在電場的作用下產生電磁感應現象，在大氣過電壓、操作過電壓時導致金屬護層感應電壓最大，R上的壓降經全波整流給電容器C充電，然后C再對磁電式計數器L放電，放電電流不能直接導入大地，電纜金屬護層中有環流通過，在電纜根部銅屏蔽斷開處產生局部放電現象，導致三相電纜接地線不同程度的損壞。針對這種情況電纜運行檢修二隊對所轄81條35千伏電纜線路進行普查，發現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（目前未投入運行）存在同樣問題。

3 單芯電纜的設計要求

根據規程BG50217-94《電力工程電纜設計規范》要求，交流單相電力電纜的金屬護層必須直接接地，且在金屬護層上任一點非接地處的正常感應電壓應滿足：在不能任意接觸金屬護層未采取安全措施時，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，能滿足規范要求時，可采取一端直接接地。

（2）兩端直接接地。在線路較長，且一端直接接地無法滿足規范要求的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）交叉互聯接地。除（1）、（2）兩項外的較長線路，可劃分出包含三個長度均等區段的單元系統，在區段內設置絕緣接頭使電纜金屬護層以交叉互聯的方式接地接地。

4 感應電壓及環流

4.1 感應電壓的產生

當電纜中有交變電流通過時，感應電壓會在交變電場中的金屬護層上生成，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對感應電壓產生影響，由于主要討論電纜接地方式，文章將電纜設定為品字型布置。

計算感應電壓和環流時，負荷電流在電纜正常情況下按照500A考慮。

5 結論與建議

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接地方式不符合規程要求，因此將35千伏聚北十十九線電纜聚北十九變側改為直接接地。在高壓單芯電纜的設計中，由于電纜金屬護層存在感應電壓，為保護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接地中選取計算感應電壓的幅值小于50V的接地方式。

單芯電纜的線芯與金屬屏蔽可看作一個變壓器的初級繞組。當電纜線芯通過交流電流時，其周圍將產生的交變的磁力線，金屬屏蔽與一部分磁力線鉸鏈產生感應電壓，感應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，護套上會疊加起可危及人身安全的的感應電壓，金屬屏蔽上也會在線路發生短路故障、遭受操作過電壓或雷電沖擊時形成很高的感應電壓，甚至可能擊穿絕緣。如果兩端同時接地形成閉合通路，金屬屏蔽中將生成環形電流，產生很大的環流損耗，使電纜發熱，影響載流量，減短使用壽命。因此，電纜金屬護層的接地應可靠合理，外護套應有良好的絕緣。

參考文獻

[1]BG50217-94電力工程電纜設計規范[S].北京：中國計劃出版社，1995：8-9.

作者簡介：石武（1990-），男，吉林省松原市，本科，初級，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。