（宁夏宁电电力设计有限公司 宁夏银川 750002）
摘要：我国现行《电力安全规程》当中有明确规定：电气设备非带电金属外壳均需要做接地处理，高压电缆金属屏蔽层需正常接地。目前，110kV高压电缆线路多采用单芯电缆，其线芯部分与金属屏蔽层的关系可以视作“变压器初级绕组装置”，即在高压单芯电缆线芯有电流通过时，会产生磁力线交链金属屏蔽层，线芯两端出现感应电压。高压电缆长度与感应电压大小有正相关关系，即在高压电缆线路较长的情况下，金属护套感应电压叠加后所会对人身安全产生危害。在这一背景下，围绕110kV高压单芯电缆金属护套的接地方式进行探讨，以保证高压电缆运行的安全性。
关键词：高压单芯电缆；金属护套；接地方式
一、110kV高压单芯电缆金属护套接地问题
在我国现行《电力工程电缆设计规程》的要求下，对于电压等级在35kV及以下水平的电缆线路，多设置为三芯电缆形式。电缆线路的运行过程中，流经三个现行的电流综合为零，因此，在金属屏蔽层两端均未检测有感应电压的存在。这意味着对此类电缆线路而言，在对两端进行直接接地的条件下，不会有感应电流流经金属屏蔽层。但在电压等级高于35kV的情况下，电缆线路多采取单芯形式。
当单芯电缆线芯通过电流时，就会有磁力线交链金属屏蔽层，使它的两端出现感应电压，感应电压的大小与电缆线路的长度和流过导体的电流成正比。当高压电缆很长时，护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度，在线路发生短路故障，遭受操作过电压或雷电冲击时，屏蔽形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。在这一情况下，若仍然按照常规方法将金属屏蔽层两端做三相互联式接地处理，则金属屏蔽层上将会产生非常大的环流，换流值可以达到电缆线芯电流的50％～95％，导致明显的电缆损耗。同时，还会致使金属屏蔽层表面发热，影响电缆线路运行过程中的载流量水平，加速单芯电缆的绝缘老化。即对于35kV电压等级以上高压单芯电缆而言，不能采取电缆两端直接接地的接地方式。但在金属屏蔽层一端不接地的情况下，若存在过电压或雷电流沿高压单芯电缆流动，则对于高压单芯电缆而言，金属屏蔽层不接地端可能出现非常高的冲击电压。若系统发生短路，短路电流流经线芯，也可能导致金属屏蔽层不接地端出现高水平的工频感应电压，形成环流。在金属屏蔽层采用一端互联接地的方式下，必须采取相应的方法与手段对护层上的过电压进行合理限制。在安装过程中，需根据线路实际情况在金属屏蔽层或单芯电缆铝包层相应位置采取可行且有效的连接方式以及接地方式，并配合对护层保护器的设置，以避免电缆护层出现绝缘击穿的现象，起到维护110kV高压单芯电缆安全且稳定运行的效果。
二、110kV高压单芯电缆金属护套接地方案
2.1金属屏蔽层两端以不同方式接地
110kV高压单芯电缆金属护套可以采取“金属屏蔽层一端直接接地，另一端经护层保护接地”的接地方式，如图1所示。结合图1，在110kV高压单芯电缆长度小于700m时，屏蔽层一端可做直接接地处理，另一端则在护层保护器支持下进行接地。
根据相应规范要求，交流系统110kV及以上单芯电缆金属层单点直接接到时，下列任一情况下，应沿电缆邻近设置平行回流线：①系统短路时电缆金属层产生的工频感应电压，超过电缆护层绝缘强度或护层电压限制器的工频电压；②需抑制电缆邻近弱点线路的工频耐压。当出现上述情况时，还需要安装一条回流线（沿电缆线路保持平行状态），对回流线两端进行直接接地处理。在回流线的敷设中，其与中间一项电缆的间隔距离应当控制为（0.7×相邻电缆间距），并且需要在线路中心位置进行换位。由于增加有回流线，所以单相短路回路电流可不经过大地而通过回流线返回。即在单相接地状态下，金属护套外护层绝缘性能以及保护器所承受工频过电压大小不会受到地网电位的影响，且可以使得一部分因110kV高压单芯电缆接地电流所产生磁通得到回流线流进磁通的抵消，以起到降低过电压水平的目的。在工程实践中，在成都地区采用“金属屏蔽层一端直接接地，另一端经护层保护接地”的接地方式时，该种接地方式多用于排管敷设和电缆线路的“π”接中，且均未设置回流线。
2.2中点接地
110kV高压单芯电缆金属护套可以采取“中点接地”的接地方式，如图2所示。结合图2，对110kV高压单芯电缆金属护套采取中点接地方案的基本思路是：在线路中点位置安装专用绝缘接头，通过绝缘接头断开电缆屏蔽层，屏蔽两端则经由护层保护器实现接地，电缆终端屏蔽可做直接接地处理。需要注意的是，在针对110kV高压单芯电缆金属护套采用中点接地方式时，视实际情况，若电缆长度、敷设和运输方式能够满足要求，则仅需在电缆中点部位破开电缆保护套，并将接地装置直接安装于铝波纹护套上。安装好后，可做金属护套以及外护层防水工作。该方案的优势在于：电缆未直接安装绝缘接头，避免了在电缆运行期间出现绝缘性能薄弱的问题。同时，110kV高压单芯电缆本体无畸变电场，可有助于提高电缆整体使用寿命以及载流量水平，达到维护电缆线路安全运行的目的。工程实践中，本地区暂时无工程实际使用该种接地方式。
2.3金属屏蔽层分段交叉互联后经保护器接地
110kV高压单芯电缆金属护套可以采取“金属屏蔽层分段交叉互联后经保护器接地”的接地方式，如图3所示。结合图3，在110kV高压单芯电缆整体敷设线路较长（多指1000m以上）时，可以采用“金属屏蔽层分段交叉互联后经保护器接地”的接地方式。该接地方案的基本思路是：将110kV高压单芯电缆线路整体划分为长度相等的三段式或三段整倍数段，每个小段之间均装设绝缘接头，并在绝缘接头位置三项屏蔽之间应用同轴电缆，经交叉互联箱进行换位连接。同时，在交叉互联箱中装设有一组护层保护器，线路上每两组绝缘接头夹接一组直通接头。需要注意的是。为了最大限度的地控制110kV高压单芯电缆线路相对于邻近辅助电缆以及通信电缆的感应电压影响，可尽量采用交叉互联式的接线方式。但该方案是本地区目前工程实践中在隧道、浅沟等具备条件的通道中优先选择的接地方式。
三、结束语
110kV高压单芯电缆金属护套必须经由接地处理后运行，同时需要考虑对其金属护套感应电压的限制。本文探讨了110kV高压单芯电缆金属护套的接地问题，并对金属护套可采取的接地方式进行了介绍与分析，以方便工作人员更好地针对110kV高压单芯电缆进行巡查与维护，以免导致高压电缆过电压现象所致电缆外保护层击穿问题，达到提高110kV高压单芯电缆整体运行安全性水平的目的。
参考文献：
［1］牛海清，王晓兵，刘毅刚，等.高压单芯电缆金属护套雷电过电压仿真和参数分析［J］.高电压技术，2009，35（4）：784-789.
［2］庞丹，王晓岩，严威，等.高压电缆金属护套接地引线过热原因分析及处理［J］.吉林电力，2011，39（3）：30-31.
论文作者:马海鹏
论文发表刊物:《云南电业》2019年6期
论文发表时间:2019/11/28
标签：护套论文; 电缆论文; 金属论文; 高压论文; 屏蔽论文; 电压论文; 过电压论文; 《云南电业》2019年6期论文;