電纜金屬護(hù)套層的接地

1、電纜金屬護(hù)套的接地10 kV的電力電纜，一般是使用交聯(lián)聚乙烯鎧裝三芯電纜，這種電纜金屬護(hù)套一般只需 直接接地即可。而單芯電纜金屬護(hù)套的接地和三芯電纜不同?，F(xiàn)從單芯電纜使用過程中經(jīng)常被忽略的金 屬護(hù)套的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，現(xiàn)分析一起變電所單芯電力電纜金屬護(hù)套錯(cuò)誤接地引起的故障，并介 紹實(shí)用的接地措施。1單芯電纜金屬護(hù)套過電壓和環(huán)流的產(chǎn)生單芯電力電纜的導(dǎo)體中通過交流電流時(shí)，其周圍產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)與金屬護(hù)套交鏈，在金屬護(hù)套 上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與導(dǎo)體中的電流大小、電纜的排列和電纜長(zhǎng)度有關(guān)。 對(duì)三相等邊三角形排列的電纜，如果將金屬護(hù)套兩端直接接地，就會(huì)在金屬護(hù)套中形成環(huán)流， 環(huán)流的大小與電纜相應(yīng)的

2、長(zhǎng)度，導(dǎo)體中電流大小有關(guān)。出于經(jīng)濟(jì)安全考慮，在一些電纜不長(zhǎng)， 導(dǎo)體中電流不大的場(chǎng)合，環(huán)流很小，對(duì)電纜載流量影響也不大，是可以將金屬護(hù)套的兩端直 接接地的。如果僅將電纜的金屬護(hù)套一端直接接地，在正常運(yùn)行時(shí)，電纜的金屬護(hù)套另一端感應(yīng)電壓應(yīng) 不超過50 V （或有安全措施時(shí)不超過100 V），否則應(yīng)劃分適當(dāng)?shù)膯卧O(shè)置絕緣接頭。在發(fā) 生短路故障時(shí)，導(dǎo)體中有很大的電流，可能會(huì)在金屬護(hù)套上產(chǎn)生很高的過電壓，危及護(hù)層絕 緣，因此在電纜線路單相接地時(shí)，在電纜的未接地端，應(yīng)加裝過電壓保護(hù)器接地。2單芯電纜金屬護(hù)套的連接與接地為了解決電纜金屬護(hù)套兩端同時(shí)接地存在環(huán)流，和一端直接接地，在另一端會(huì)出現(xiàn)過電壓矛 盾的問

3、題，電纜金屬護(hù)套應(yīng)針對(duì)電纜長(zhǎng)度和導(dǎo)體中電流大小采取不同的接地形式。電纜線路不長(zhǎng)時(shí)，電纜金屬護(hù)套應(yīng)在線路一端直接接地，另一端經(jīng)過電壓保護(hù)器接地，如圖1 所示。電纜越長(zhǎng)，電纜非直接接地端產(chǎn)生的感應(yīng)電壓越高，為保證人身安全，電纜在正常運(yùn) 行時(shí)，非直接接地端感應(yīng)電壓應(yīng)限制在50 V以內(nèi)，在短路等故障情況下，金屬護(hù)套絕緣的沖 擊耐壓和過電壓保護(hù)器在沖擊電流作用下的殘壓，配合系數(shù)不小于1.4。因此，一端直接接地 的接線方式適用的電纜不能太長(zhǎng)。圖1電蘊(yùn)金屈護(hù)套一端”.聯(lián)接線圖電纜金屬護(hù)套中間直接接地、兩端經(jīng)過電壓保護(hù)器接地，是一端直接接地的引伸，可以把一 端直接接地電纜的最大長(zhǎng)度增加一倍，接線方式和原理與一

4、端直接接地一樣。電纜線路很長(zhǎng)時(shí)，即使采用金屬護(hù)套中間接地，也會(huì)有很高的感應(yīng)電壓。這時(shí)，可以采用金 屬護(hù)套交叉互聯(lián)。如圖2所示。圖N也纜金屬護(hù)胃交叉U聯(lián)接線圖如果三相電流對(duì)稱，那么電纜末端金屬護(hù)套感應(yīng)電壓就是零，可以直接將其接地，而不會(huì)在 金屬護(hù)套中出現(xiàn)環(huán)流。感應(yīng)電壓最高的地方出現(xiàn)在絕緣接頭處，因此在此處應(yīng)裝設(shè)過電壓保 護(hù)器，同樣，在短路等故障情況下，金屬護(hù)套絕緣的沖擊耐壓和過電壓保護(hù)器在沖擊電流作 用下的殘壓配合系數(shù)不小于1.4。如果把這樣一個(gè)交叉互聯(lián)接地，看作是一個(gè)單元，由于該單 元金屬護(hù)套是兩端直接接地，所以任何長(zhǎng)度的電纜，都可以分成若干個(gè)單元，理論上這種接 線方式適用于各種長(zhǎng)度的電纜。以

5、上兩種方式都需要裝過電壓保護(hù)器，因此會(huì)增加運(yùn)行維護(hù)工作。如果電纜線路很短，傳輸 容量有較大的裕度，金屬護(hù)套上的感應(yīng)電壓極小，可以采用金屬護(hù)套兩端直接接地。金屬護(hù) 套中的環(huán)流很小，造成的損耗不顯著，對(duì)電纜載流量影響不大，運(yùn)行維護(hù)工作較少。3接地方式的實(shí)施和運(yùn)行效果 浙江余杭供電局110 kV閑林變電站#2主變35 kV電纜，電纜單相長(zhǎng)度80 m,電纜一端接于 110 kV閑林變電站#2主變35 kV側(cè)、另一端接于#2主變電站35 kV斷路器側(cè)，分相敷設(shè)于溝 體中。該電纜金屬護(hù)層為鋼絲鎧裝結(jié)構(gòu)，與銅屏蔽同時(shí)在電纜兩端直接接地。電纜投運(yùn)于2003 年1月。2006年6月13日，110 kV閑林變電站

6、#2主變35 kV電纜A相，靠近主變側(cè)屏蔽線 發(fā)熱達(dá)到73 C，其余兩相為34 C，靠近35 kV斷路器側(cè)C相屏蔽線發(fā)熱達(dá)71 C，其余兩 相32 C。檢修人員對(duì)該電纜屏蔽線進(jìn)行了仔細(xì)檢查，未發(fā)現(xiàn)異常情況，初步懷疑為電纜兩端 的鋼絲鎧裝護(hù)層與電纜內(nèi)部銅屏蔽、以及主接地線之間接觸不良，金屬護(hù)層中感應(yīng)電流遇到 高電阻后引起發(fā)熱所致。檢修人員將接頭處加強(qiáng)接觸，并增加引下的銅接地線，投入運(yùn)行后 發(fā)現(xiàn)，電纜靠主變壓器側(cè)屏蔽線A相97 C，B相64 C，C相110 C。超過電纜允許最高運(yùn) 行溫度，被迫將該主變壓器停運(yùn)。從故障過程來看，電纜發(fā)熱主要是由于金屬護(hù)套感應(yīng)電壓形成的環(huán)流引起的。該電纜線路雖 然較短

7、，但是工作電流較大，正常情況達(dá)到300 A左右。所以采取兩端直接接地的方式是不 妥當(dāng)?shù)模饘僮o(hù)套中的環(huán)流會(huì)引起電纜發(fā)熱，由于在接頭處電阻較大，所以在發(fā)熱較嚴(yán)重， 溫升較大。故障處理方式也不妥當(dāng)，接頭處加強(qiáng)接觸，減少了整個(gè)回路的電阻，增大了回路 的電流，所以屏蔽線發(fā)熱，不但不降溫反而溫度有所上升。經(jīng)過分析，檢修人員再次進(jìn)行缺陷處理，將該電纜原先的兩端屏蔽線直接接地方式，改為僅 靠主變側(cè)單端屏蔽線直接接地，對(duì)靠近35 kV斷路器側(cè)的屏蔽線采取保持一定距離，分層截 斷后，進(jìn)行絕緣帶包扎的處理方式，6月15日2時(shí)20分閑林變電站2#主變?cè)俅瓮度脒\(yùn)行。 經(jīng)測(cè)量，金屬護(hù)套無發(fā)熱現(xiàn)象，正常運(yùn)行時(shí)的感應(yīng)電壓也在正常范圍內(nèi)。故障的處理方式雖然解決了發(fā)熱故障，但是為以后的安全運(yùn)行帶來了隱患，在故障情況下， 可能在未直接接地端感應(yīng)出很高的過電壓，危及金屬護(hù)套的絕緣。鑒于此，隨后安排停電， 加裝了過電壓保護(hù)器。即采取了一端直接接地，另外一端經(jīng)過電壓保護(hù)器接地的接地方式。 該電纜運(yùn)行至今，沒有發(fā)現(xiàn)異常。電纜金屬護(hù)套的接地直接影響電纜運(yùn)行，金屬護(hù)套采取合適的聯(lián)接和接地方式，不僅可以提 高電纜載流量，降低工程造價(jià)，而且對(duì)今后設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)都是非常重要，因此在電纜線路 設(shè)計(jì)施工中，應(yīng)特別注意金