摘要：高压电缆在城市供配电系统中的大量使用是适应城市中电力负荷的快速增长和城市发展的需要。高压单芯电缆，当线芯有电流通过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。这就要求对电缆护层的绝缘应采取一定的保护措施。本文主要对于高压单芯电缆护层接地问题进行探讨，主要就单芯高压电缆的接地方式进行详细论述，在此基础上，就实际工程中遇到的问题进行讨论，并提出解决措施，希望能对于今后的电缆线路工程在设计与施工当中能有一定的帮助。
关键词：高压单芯电缆；金属护套接地；接地方式；交叉互联
1、前言
110kV及以上电力系统的高压电缆通常采用单芯结构，且对于单芯电缆的外护套绝缘要求较高。当电缆线路发生过电压及短路故障时，在金属护套上会形成很高的感应电压，使得电缆外护套绝缘发生击穿，所以，应该高度重视电缆安全运行，为防止电缆护层绝缘发生击穿现象，高压单芯电缆金属护套应采取合理的接地方式。
2、高压单芯电缆金属护套接地方式
2.1、高压单芯电缆金属护套两端接地
当采用这种接地方式时，电缆和地之间形成闭合回路，所以会引起金属外层出现比较大的环流，大小会达到单芯电缆电流的50%~80%，金属护层在大电流作用下产生大量的能量浪费，而且还会使电缆的绝缘老化加剧，所以，单芯电缆不宜采用两端直接接地方式。
2.2、高压单芯电缆金属护套一端接地
2.2.1、一端直接接地，另一端通过保护器接地
电缆线路较短时(500m以内)，金属护套通常采用一端直接接地，另一端通过保护器接地，其他部位对地绝缘没有构成回路，可以减少或消除环流，有利于提高电缆的传输容量及电缆的安全运行。根据GB 50217—2007要求：未采取有效防止人员接触电缆金属层的安全措施是，电缆上任一点非直接接地处金属护套中的感应电压不超过5OV；若采取不能任意接触金属护套的安全措施，该电压可提高到300V。采用金属护套一端接地的电缆线路在与架空线路连接时，直接接地一般装设在与架空线路相接的一端，保护器装设在另一端，这样可以降低金属护套上的冲击过电压。在直接接地端接地线应先互联后再接地。
2.2.2、中间直接接地，两端通过保护器接地
电缆线路较长时(1000m以内)，若电缆线路采用一端接地，其金属护套感应电压将不满足设计规范要求，可以在电缆线路的中点将电缆的金属护套进行单点互联接地，而电缆金属护套的两个终端通过保护器接地，且保证电缆金属护套感应电压不超过5OV，因此，中点接地安装方式的电缆线路可看作两个一端接地电缆线路连接在一起安装方式。
采用以上两种电缆金属护套接地方式时，线路运行中可能出现冲击感应过电压或者工频感应电压，从而破坏高压电缆的绝缘护层；也可能出现感应电流对附近的通信线路或弱电线路造成电磁影响。根据《电力工程电缆设计规范》的要求应当沿电缆邻近配置接地回流线。
2.3、交叉互联接地
对于线路1000m以上的较长电缆线路，可以采用电缆金属护套交叉互联的方式。该种方案，是将电缆分成若干单元，每个单元为长度尽可能相等的三等分段（偏差不超过5%），两个单元之间采用直通接头连接，在段与段之间装设绝缘接头，并用同轴接地电缆对绝缘接头进行三相屏蔽。然后，将同轴接地电缆引入交叉互联箱进行交叉换位接线。另外，在将护层保护器装在交叉互联箱处，每两组绝缘接头之间设置一个直通接头。
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3、对于工程中遇到的问题分析和思考
3.1、单端接地系统问题探讨
3.1.1、接地点的选择
某供电公司代维设备的护层接地系统为单端接地系统，运行开始后，放电现象则在户内GIS端产生。根据相关规定，进行电缆一端连接架空线路，一端连接GIS，电缆与架空线连接一端则是金属套的接地点，同时，还进行三相互联接地处理。感应电势在电缆金属护层中产生是由于交变电流能够在高压单芯电缆线芯产生磁场的缘故，对于保护器接地端的感应电势来说，在此单端接地系统中，呈现出直线递减至零的特点，这里，户内GIS端放电现象的产生往往则是考虑到较小的户内GIS端的结构三相距离的原因。在电缆金属套的接地点方面，规范规定，可以在电缆任何一端进行选择。在改造此接地系统中，将直接接地放在户内GIS端，保护器接地则放在铁塔端，改造后，放电现象则在没有在户内GIS端产生。
3.1.2、可靠的接地点问题
磁力线是由单芯电缆金属护层和芯线中交流电流所产生，其呈现相铰链，这样就容易出现两端较高的感应电压，所以，应该要求具有良好的绝缘的保护层，另外，电缆金属护套的可靠接地也非常重要。某地发生的电缆3号工井内110kV电缆的冒烟着火情况，其中，现场具有很大的嗡嗡声响，靠近管口处已经着火，紧急缺陷肯定存在于电缆中。进行110kV线路转热备用，这样就使得嗡嗡声音消失，明火被现场消防人员扑灭。外护层烧毁约有30厘米，从电缆烧伤情况分析，通讯光纤受到滴落的熔化PE护套的影响，这样就造成了熔断光纤。
3.2、金属护套中交叉互联接地环流影响载流量计算分析
对于单芯电缆金属护套的损耗来说，这因素则是影响电缆载流量的重要方面。环流损耗在电缆的护套中产生，则是由于通过大地电缆护套所形成的通路，同时，护套上存在不为零的感应电势。电缆本身通过的电流和附近的电流都和感应相关。所以，在实际应用过程中，要充分考虑到电缆护套中的环流和电缆的载流量的相互影响，两者应该体现出平衡关系。所以，护层循环电流在电缆护套交叉互联段的不相等情况下存在，应该把循环电流的影响考虑到电缆的载流量的计算中。
3.3、在工程中灵活选择金属护套接地方式
在某110kV双回路电缆线路工程中，现场一个绝缘接头在厂家误发货情况下，错误安装成为直通头，要想满足原有的接地系统设计要求，就不可能按照原设计图进行施工，就需要对于原设计金属护套接地进行修改，原设计方案是把电缆分为两段，是采用两个单端接地的组合，即上述2.2.1方案。绝缘接头误安装成为直通头已经在施工中存在，如果要把现场恢复成为原设计，这样就需要锯断六个中间接头，另外再增加六个绝缘接头，一方面会造成比较大的经济损失，一方面会造成电缆电路的严重破坏。改造的原则应该就是在保证电缆线路安全的前提下，尽量把损失降到最低。在随后的改造方案中，设计人员在不改变电缆接头方式的情况下，将两个单端接地的组合整合为金属护套中点接地、两端保护接地的方式，即上述2.2.2方案。电缆金属护套的接地方式在改造中进行了改变，相应产生了护套感应电压分布的改变，但并没有影响到电缆的安全运行。
4、结语
如何保证110kV及以上高压单芯电缆外护套绝缘良好是施工中的一项重要工作。本文通过分析高压单芯电缆外护层过电压及保护原理基础上，探讨了提高其外护层绝缘水平的措施，对于保障110kV以上高压单芯电缆的安全运行和使用寿命具有积极的现实意义。
参考文献
[1]朱健华.110kV城市电网电缆设计探讨[J].中国新技术新产品，2011，(20).
[2]电力工程电缆设计规范（GB 50217-2007)，中国电力企业联合会主编，中国计划出版社，2008.
论文作者:李俊江,王硕
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/19
标签：护套论文; 电缆论文; 金属论文; 高压论文; 感应论文; 互联论文; 户内论文; 《电力设备》2017年第17期论文;