高壓電力電纜接地線電流超標原因分析及處理

劉國昌 尹廣慶 張躍

【摘 要】高壓電力電纜的安全是電力使用安全的重要保證。當另一處接地時，會產生較大的循環損失熱量，使電纜溫升過高，危及電纜安全。隨著電力電纜的使用逐年增加，絕緣缺陷引起的隱患也隨之增加。因此，保證電力電纜安全穩定運行，并且通過分析，快速、準確地找到電纜故障點，已經是目前電力系統研究的重點工作。

【關鍵詞】高壓電力電纜；接地線；電流超標；原因分析；處理

1導言

電力電纜的可靠性在很大程度上取決于其絕緣性能。為保證電纜安全穩定的運行，對電纜絕緣進行實時在線監測顯得極為重要。

2電力電纜接地線的作用

電力電纜接地是接地系統總體的重要組成部分，對系統安全運行有著重要的意義，可以防止人身觸電，保障系統正常運行，保護線路和設備免遭損壞，同時可以防止電氣火災以及雷擊和靜電等危害。不管是單芯電纜還是三芯電纜，電力電纜的金屬屏蔽層和金屬護套都必須直接接地。三芯電纜正常運行時，三相不平衡電流較小，在金屬屏蔽層外的磁通也較小，在電纜金屬屏蔽層兩端不會產生較大感應電壓，流過金屬屏蔽層的環流較小，三芯電纜金屬屏蔽層都采用兩端接地。單芯電纜運行時，在金屬屏蔽層外的磁通較大，在電纜金屬屏蔽層兩端會產生較大感應電壓，當線路不長且感應電壓不高滿足規范時，金屬屏蔽層采用一端接地；當線路較長感應電壓較大時，金屬屏蔽層采用一端接地，另一端經過電壓保護器接地。電力電纜線芯中通過的電流將在金屬屏蔽層中產生感應電壓，電力電纜金屬屏蔽層或金屬護套可通過電纜接地線與大地的短路形成等電位，降低電力電纜中的感應電壓，防止電纜感應電壓過大造成人身設備傷害。電纜金屬屏蔽層接地線可以使電纜線芯對金屬屏蔽層或金屬護套的電容電流流入大地；當電纜線芯與金屬屏蔽層發生絕緣擊穿形成短路時，短路電流可以通過接地線流入大地。

3可能造成高壓電力電纜接地側接地線電流超標的原因

3.1高壓電力電纜屏蔽層有兩點接地

我國有關電力安全的文件中明確規定了不同高壓電力電纜屏蔽層的接地方式：兩點接地僅僅適用于35kV及以下的電纜，不可用于高于35kV的電纜，這與電纜的內部結構有很大關聯。35kV以下的電纜一般是三芯電纜，一般情況下其電流之和等于零，所以在金屬屏蔽層以外基本上沒有磁鏈。如此一來，金屬屏蔽層的兩點電壓等于零，接地之后也不會形成電流。但是如果電力電纜的電壓超過了35kV，便會使金屬屏蔽層形成感應電壓，因為這種電纜大多使用單芯電纜。

3.2 110kV系統出現異常

如果高壓電力電纜的鋁包或者是金屬屏蔽層有一點不接地，則當雷電流通過線芯時便會在高壓電力電纜的鋁包或者是金屬屏蔽層形成非常高的沖擊電壓。如果110kV電力電纜系統出現短路，那么鋁包或者是金屬屏蔽層也可能會出現很高的感應電壓。這樣一來，電纜保護層承受不住這種高壓，便會出現多點接地的現象，然后便出現了環流，從而使得接地線電流超出正常標準。

3.3三相電纜排列不對稱

對于交叉互聯單元而言，三個區段相等時，因此正常運作時的金屬保護層幾乎沒有感應電壓，同時也不會存在環流。三相對稱排列時電壓相位差是固定的，都是120°，而且幅值一樣，所以接地電勢差等于零。我們研究中的110kV高壓電力電纜三相排列不對稱，因此金屬保護層的電壓向量之和不為零，從而通過兩個接地點和金屬保護層形成環流。

4高壓電力電纜接地線電流超標的處理方法

4.1線路停電

我們研究的對象為長達100m的110kV高壓電力電纜，且其接地線電流遠大于正常標準，因此在對線路改造之前首先應當對其進行斷電處理。這樣一來，當解開連接片以后，就不會出現電流太大而使得設備出現損壞的情況，同時也保證了施工人員的生命安全。

4.2避免形成環流

用銅線將電纜的高壓配電裝置一側的底座與其外殼相連，然后解除終點底座與法蘭盤的連接片，此時需要注意的是每一相應當由兩片連接片。將連接片解除之后再把高壓電力電纜的接地線設置成一個接地點，如此接地線與高壓配電裝置的外殼就不能夠形成回路，同時也不會出現電流。

4.3對屏蔽層進行絕緣檢查

上述操作完成之后，將接地線甩開，使用高于電纜電壓等級的兆歐表對屏蔽層進行絕緣檢查，保證絕緣效果良好，避免出現多點接地的情況，從而避免接地點與大地之間形成回路。

5電力電纜接地注意事項

5.1合理選擇電纜

隨著城市化進程的不斷加快，高層建筑慢慢成為建筑主導，從而導致單相用電設備的逐漸增加，在電網系統中，由于電氣設備的龐雜，從而致使出現三相負荷紊亂的問題發生，從而發生三次諧波，如果普通情況下三項電流相同時，其基波的相位角互差 120 度，但是，中性線的諧波依據在同一位置，并為相互抑制，相反相互融合，如果諧波電流的因素較多，相線電流可能小于中性線電流，目前我國的某些廠子仍然延續傳統理論，相線的截面設置為中性界面的 2-3 倍，隨著非線性負荷的逐漸增多，特別是大量三次以及數次諧波氣體放電燈等非線性負荷的大勢所趨，促使中性線的過載問題日漸嚴重，目前諸多電氣故障以及電氣火災均由此造成，因此，要求我們必須對用電安全問題予以重視，并且采取有效措施改變現狀，目前采取的 TN-C配電系統已經淘汰，并不能對人們的需求予以滿足，且難以安全使用，常見的配電系統逐漸演化為 TN-S及TN-C-S接地系統，電纜采取相線與中性線等徑電纜目前正成為時代主流。

5.2接地線質量和裁面

進行交聯電纜接頭的制作過程中，必須分別連接銅屏蔽層與鎧甲層，不得中斷，其次，兩者之間務必采取分隔絕緣，通常將軟質銅編織進行連接，從而恢復銅屏蔽，其次在銅屏蔽層力進行兩端焊接，為了確保每隔絕緣外屏蔽的穩定運行，通常采取鍍錫地線進行鎧甲跨接，選擇電線電纜過程中需要結合實際接地電流大小。鍍錫軟銅編織線僅僅在橡塑電纜中使用，接地線和金屬護套焊接范圍、焊接以及銅屏蔽層均應該滿足設計標準，電纜接地線必須能夠與接地網直接連接，不得串聯，此外，接電線要在接地網的接線端上進行壓接，從而確保電纜的連接可靠以及檢測方便，美國的游絲卡緊法以及法國的卡扣捆扎法都能夠實現安全接地，并且避免高溫灼燒電纜絕緣，可以借鑒采納。

5.3電纜防雷工作

微機房的電源、路燈照明的電纜、電纜戶外變電所的電纜、微波站以及戶外電纜，按照相關規定，必須采用屏蔽電纜，與此同時，鐵管或電纜進戶之前，需要將水平直埋不得小于 11m，埋地深度不得小于 0.7m，從而降低電纜末端的外皮和芯線之間的電壓差，由于雷電或者雷電流可能從戶外引入，從而燒壞電氣設備，所以必須要對進戶電纜兩端接地進行嚴格管理。

6結語

高壓電力電纜是許多發電廠的重要設備，其接地線電流超標是一種比較少見的異常情況。當高壓電力電纜的接地線電流超標時，鉛包中的保護層就會被損耗并且伴隨著散發熱量，這樣一來便直接降低了電力電纜的輸送量。如果另一處接地，則會導致出現大型的環流，并且加劇其損耗和熱量發散，使電力電纜的溫度不斷升高，嚴重的話則會危及電纜的安全。本次研究對象為一條長約100m的110kV高壓電力電纜，經過一段時間的觀察，發現其接地線電流超標現象比較頻繁，已經嚴重超出了規定的最高電流，給日常的生產帶來了巨大的安全隱患。

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（作者單位：大慶油田礦區服務事業部園林綠化公司）