浅谈单芯电力电缆护层接地及护套损伤危害性

浅谈单芯电力电缆护层接地及护套损伤危害性

马洪清

（洛阳电力勘察设计有限公司471000）

摘要：单芯电缆护层一端直接接地，另一端通过护层保护接地是可采用的接地方式，而护套两端接地方式不常用，仅适用于极短电缆和小负载电缆线路。通过护层保护器接地的电缆头接地引线须全绝缘包缠处理。精细勘察设计优选电缆敷设路径，避免交叉施工、争取合理工期、创造有利电缆敷设环境，把握和优化电缆敷设时机、方法，强化电缆敷设之后的成品保护。鉴于此，本文主要分析单芯电力电缆护层接地及护套损伤危害性。

关键词：单芯电力电缆；护层接地；护套损伤

1、电缆护层接地方式

单芯电力电缆正常运行时，金属护层出现感应电势，金属护层均会做接地处理，采用一端接地或两端接地等形式。

(1)护层一端单点直接接地时，未接地端护层将产生感应电势。在线路发生短路或过电压情况下感应电势很大，危及设备和人员的安全，严重时可能击穿电缆主绝缘层。采用这种护层接地方式时，需要计算不接地端可能产生的最大感应电势，确保电缆不受过高感应电势而损坏。(2)护层中央部位单点直接接地方式，与护层单端直接接地相同，在线路未接地端也将产生感应电势。这种接地方式相比于护层单端接地时，线路长度可以延长1倍。(3)护层两端直接接地时，通过大地的连通，护层与大地形成环路。由于感应电势的作用，护层中产生环流。环流使线路不断发热，电缆运行温度升高，降低线路的载流容量。由于两端接地，护层上产生电势降低，绝缘层和电缆外护套不易被感应过电压击穿。由于金属护层中环流值正比于线路电流、长度，线路越长，载流量越大时，环流越大。因此，这种护层接地方式不适合大容量长距离的单芯电缆线路。(4)电缆护层交叉互联接地时，护层接地方式接线复杂，施工难度大，成本高，且有多种变化的接线方式，如电缆位置互换等。每交叉互换单元的护层三相感应电势相位相差120°，相互抵消，线路每单元的感应电势几乎为0，使线路得到最大的保护。当单芯电缆线路为km以上时，采用这种护层接地方式能满足线路的大容量、长距离要求。

2、故障现象分析

某线在联调联试、一年半的运行期间，先后发生以下案例：①10kV综合贯通电缆线路电缆头在35#箱式变电站锥套插接头处燃烧，导致对应供电配电所馈线开关三相短路跳闸；②10kV一级贯通线供电电缆在15#箱式变电站与16#箱式变电站之间的B相电缆击穿，进而烧蚀其他A、C相，造成相间短路，向其供电的电力配电所馈线开关跳闸；③27.5kV供电线电缆在隐蔽敷设的电缆水泥预制槽道内击穿，发生短路接地现象，牵引变电所馈线213#开关保护装置跳闸。

3、事故原因分析及对策

3.1、短路电流与电容电流的影响

在正常运行情况下，电缆金属屏蔽层会通过电容电流，在短路时又叫做短路电流通路，同时能够对电场进行屏蔽。若金属护层未能够良好搭接，在面对较大的电容电流或者出现短路电流时，会导致金属屏蔽层严重发热，并对引起电缆着火等，某变电站就是由于金属护层设计瑕疵，受到了电容电流与感应电流的共同作用，并且出现了事故故障。而在施工过程中，无论是槽道、直埋、保护管还是支架内，电缆电力是为波浪形，横断面则表现为品字形、一字形排列。在施工过程中由于受到了电缆长度、施工条件以及电缆运输的难易程度等影响，电缆头制作安装与单芯电缆的敷设过程中肯定会有中间接头出现。由于处所不同，电缆接头又表现为户内外终端接头与中间接头。

3.2、护层感应电压因素排查

有电流通过单芯电缆线芯时，会出现金属屏蔽层或者磁力线交链铝包，导致电缆线芯的两头出现了感应电压。电缆线路的长度、经过线芯的电流、电压等级与电缆长度等于感应电压之间为正相关关系。一旦电压在35kV之上，可认为电信电缆线芯与金属的关系是初级绕组，当有电流通过单芯电缆线芯时，会出现磁力线交链金属屏蔽层，在电缆两端就会出现感应电压，感应电压的大小受到导体流过电流和电缆线路长短的影响，若电缆长度过长，就会导致护套上的感应电压叠加，并在人体可承受范围以上，一旦出现雷电冲击、电路等故障，就会在屏蔽层上出现较高电压，并导致护套绝缘被击穿。

3.3、接地方式因素排查

单芯电缆应该避免两端同时直接接地，其中一端直接接地，而另一端则需要通过护层保护器后方可接地，或者采用交叉互联的方式来接地。虽然通过同一条电缆两端直接接地这一方法开可以减少悬浮感应电压带来的危害，然而客运专线铁路电缆的敷设需要与铁路线路保持一致且平行，在电缆两端将接地线引出，并经地面或者综合贯通地线来形成环流，也就是说，非磁性金属铠装护层以载流体的形式存在，同时存在成为新的电流分支的可能性，可能会对电缆总成损害，因此不应该使用这一方法。在安装电缆护层保护器时，一般将安装位置选择在电缆对接箱、AIS或GIS开关柜和箱式变电站下方等。

3.4、单芯电缆过电压分析

若单芯电力电缆的金属屏蔽层一段接地而另一端不解地，就会导致系列问题。若过电压波或者雷电流经过线芯流动时，不接地端的电缆金属层内会有极高的冲击电压出现；当系统发生短路现象，线芯承受着短路电流，在不接地端也会有较高的工频感应电压出现，若护层无法承受这种电压，就会有较多接地点出现，并有环流形成，导致电缆被损坏。

3.5、电缆屏蔽及金属护层接地方式

为免除电缆屏蔽、铠装护层悬浮感应电压对电缆主绝缘和电力供电运行维护人员的危害，根据电缆敷设长度L的不同，工程设计选用的接地方式也不同。

（1）L=100m及以下，屏蔽及金属铠装护层首端直接接地，末端接地引线完全绝缘包缠绑扎固定。（2）L=101～500m，屏蔽及金属铠装护层首端直接接地，末端通过护层保护器接地。（3）L=500～1000m屏蔽及金属铠装护层在中间接头处直接接地，首、末端头处通过护层保护器接地。（4）L=1001m及以上如图1d所示，屏蔽及金属铠装护层首端头处通过护层保护器接地，在第一个中间接头处直接接地，第二个中间接头处通过护层保护器接地，在末端头处直接接地。

电缆接头处的接地引出线从电路上看是屏蔽、铠装护层的延伸，尤其是通过护层保护器接地的一段接地引出线，必须与电缆绝缘护套相同质量的全绝缘包缠包扎，如绝缘包缠包扎不好，会造成升高的感应电压对电缆头固定卡子等放电，累积烧蚀电缆头主绝缘，又因电缆附件材料非阻燃，10kV综合贯通电缆线路电缆头在35#箱式变电站锥套插接头处燃烧，导致对应供电配电所馈线开关三相短路跳闸一例，现场查看分析也证明了这一点。

首先当L≤100m时，金属铠装护层首端可以直接接地，然而其末端则需要采用完全绝缘材料进行捆绑固定后方可接地；其次当L在101-500m之间时，金属铠装护层与前者无区别，然而其末端则通过护层保护器后发可接地；再次当L在501-1000m之间时，金属铠装护层接地部位选择了中间接头处，其首端与末端均需要经护层保护器后接地；最后当L≥1000m时，，金属铠装护层首端颈保护层保护器接地，末端则直接接地。

总之，单芯电力电缆护层接地与护套损伤具有较大危害，在施工过程中必须要加强检测与保护，并在运行过程中加强检查。