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【摘 要】随着城市化进程的加快及电网网架结构的改善，110kV电缆线路以其受外界影响小、日常维护简单、设计寿命长及美化城市等优势，广泛应用于城市电网系统，为城市供电可靠发挥了重大作用。但是，110kV电缆线路基本采用单芯电缆，各相电缆保护层之间及对地之间必须进行连接，并限制其护层感应电压。尽管如此，110kV电缆线路日常运行中极容易发生单相接地故障，严重影响城市供电。为保证110kV电缆线路运行安全，本文基于单相接地短路故障，简要分析了故障发生时混合连接方式和交叉互联连接方式下的护层过电压，确定交叉互联连接方式下的护层不宜发生被击穿问题。
【关键词】110kV电缆护层连接方式；单相接地故障；过电压幅值
改革开放以来，中国经济迅速发展，城市化建设日益深化，加快了城市电网改造。在我国社会经济发展的新时期，以往存在的供电网已经适应不了城市发展步伐，需要调整现有的城市电网网架结构。供电企业鉴于110kV电缆线路的显著优越性，在城市供电系统改用110kV电缆线路，不仅满足了城市居民用电需求，也起到了美化城市的作用。在110kV电缆线路运行中，我们既看到了优点，也发现了缺点。一是110kV电缆线路采用单芯电缆，若使用中没有处理好，很容易发生故障；二是在过电压情况下易出线护层被击穿的现象，造成单相接地短路故障。为保证供电安全可靠，必须克服以上两个问题，特别是要做好护层保护工作，防止护层被击穿。为此，需要采用电磁暂态仿真计算软件，针对单相接地短路故障，计算不同护层连接方式下的护层过电压，并把其作为依据，进行护层连接方式和保护器参数的选择，最大程度的保护110kV电缆线路运行安全。
一、110kV电缆护层的基本连接方式
在110kV电缆线路中，护层接地和电压有着极大的关系，运行中一旦超过了限定的电压，即称之为“过电压”，其对线路运行安全的危害极为严重。为防止过电压产生，要在线路外层加一层保护层，连接方式主要有护套单端接地、交叉互联、护套两端接地、护套中点接地、电缆换位金属护套交叉互联等，其中，护套单端接地、交叉互联两种连接方式的应用最为广泛。
考虑到110kV电缆属于单芯电缆，接地方式是两端直接接地，在实际应用中电缆护层大多采用混合连接方式，一端直接接地，另一端经保护器接地，其余电缆段采用交叉互联的连接方式。下面对这一种护层连接方式下的过电压进行了分析。
二、单相接地短路时的护层过电压
某变电站采用110kV电缆线路，总长为5.6km，金属护层采用上文提及的混合连接方式。其中，中间2130m电缆采用三等分的交叉互联单元，每段为710m；架空线侧1940m电缆也采用三段式交叉互联单元，每段长度分别为710m、7100m、520m。变电站接地电阻是0.5Ω，其余是1Ω，整个电缆线路共有6个电缆接头，5组护层保护器。为建立电磁暂态计算模式，要读取每个接头处和保护器接电缆金属护层处的感应电压数据。
假设110kV电缆线路在外架空输电线路处发生单相接地短路故障，此时经过电缆的短路电流是6.2kA，若采用混合护层连接方式，此状态下的电缆护层暂态过电压，如图1所示。从图1中可以看出，此时各点的过电压幅值相差较大，最大的为7.81kV，最小为1.85kV。过电压数值越大，对护层的耐受能力冲击越大，一旦过电压超过7kV，对护层的耐受能力的冲击也达到临界极限，进而发生护层被击穿故障。为确保保护器承受大于7kV过电压时，10s内不出现损坏故障，护层的额定电压应设置在5kV以上，否则就会发生爆炸故障。
图1 混合护层连接方式下的电缆护层暂态过电压
若采用交叉互联的护层连接方式，发生单相接地短路故障时，此连接方式下的护层过电压，如图2所示。从图2中可以看出来，各点的过电压幅值变化比较均匀，最大过电压幅值为5.34kV，对护层耐受能力冲击较小，不易于发生击穿现象。可见，110kV电缆线路采用交叉互联的护层连接方式，不宜发生护层被击穿现象，便于减少单相接地短路故障发生的几率。
图2 交叉互联的护层连接方式下的电缆护层暂态过电压
三、结语
综上所述，110kV电缆金属护层采用混合连接方式，发生单相接地短路故障时，线路中各点过电压幅值变化大，不直接接地的一端会出现较大的过电压，易发生护层被击穿问题。如果完全采用交叉互联的护层连接方式，线路中各点过电压幅值变化均匀，最大过电压小于7kV，不宜发生护层被击穿问题。为此，110kV电缆线路保护层适宜采用交叉互联连接方式。
参考文献：
[1]王振文.浅析高压电力电缆金属护套接地方式[J].铁道建筑技术，2011（04）.
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[3]陈晓儒.浅析110KV电缆线路护层接地方式及保护[J].中国新技术新产品，2012（16）.
论文作者:毕晓明
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第10期
论文发表时间:2016/8/18
标签：过电压论文; 方式论文; 电缆论文; 互联论文; 护套论文; 单相论文; 故障论文; 《低碳地产》2015年第10期论文;