（北京铁路电气化学校 北京 102202）
摘要：本文首先结合某市地铁四号线为例，对城市轨道交通供电系统的中压电缆布置及接地方式的现状进行阐述，之后从感应电压、电缆损耗以及电缆载流量等多个方面，对城市轨道交通供电系统的中压电缆布置及接地方式进行探究，提出了科学、有效的布置以及接地方案。希望通过本文的阐述，可以给相关领域提供些许的参考。
关键词：城市轨道交通；供电系统；中压电缆布置；接地方式
在城市轨道交通供电系统中，根据供电形式，可以将其划分成两类，第一类是两级供电形式；第二类是三级供电形式，其中中压电缆作为整个供电系统中电力传送的关键，电压型号交流35kV或者是交流10kV，因此也叫做环网电缆，电缆的分布以及接地形式直接影响了载流量、线路破损程度以及电力运行安全等问题，进而给电力企业的建设以及运营成本造成损耗。
在供电系统中，通常把交流35kV或者是交流10kV电缆设置成三芯结构，两端直接进行解地处理。但是在城市轨道交通中，需要迎合空间需求，一般采用电芯结构的电缆。当前在进行电缆设计时，即使对单芯电缆布线以及接地处理时，依照原则性规定方式，但是因为城市轨道交通供电系统自身存在独特性，中压电缆布置及接地方式还有待商榷和探究。
一、城市轨道交通供电系统的中压电缆布置及接地方式的现状
为了给后续的设计提供准确的数据，本文以某市地铁四号线建设为例，该工程供电系统主要因公集中供电形式，在两级电压形式的作用下，选择35kV的电缆，整个工程共划分了五个供电分区，同一个分区里，每个变电站会在环网电缆的影响下环串。据调查显示，最小站距离是1000米，最大站距离是6500千米，车站分布存在不均衡性。
环网电缆主要应用型号为21/35kV单芯交联聚乙烯绝缘电力电缆。在正常运行情况下，供电分区首端电流最高值是500A，终端电流最高值是100A，载流量范畴变化幅度较强。当供电系统采用的是小电阻接地方式时，单项最大电流值选为1000A。由此可知，城市轨道交通供电系统自身具备载流量大、长度改变幅度高，短路电流低等特性，因此在布置和接地方式选择时不能一概而论。
二、金属护套感应电压
（一）感应电压生成
电缆可以作为一个延长变压设施，导体被当做一次绕组，金属护套被当做二次绕组。当导体从交变电流中经过时，交变电流就会借助金属护套，形成感应电压，并且感应电压值会和导体电流值、电流频率、导体以及金属护套中电缆尺寸呈现正比例关系。当电缆分布形式出现差异时，感应电压值也就有所不同。
（二）短路时感应电压
因为应用的是小电阻接地系统，单项接地短路电流值不得高于1000A。这是形成的接地短路电流金属护套中最大感应电压值是0.06V/m，而“一”字形布置金属护套中最大感应电压值是0.16V/m。针对单芯电缆而言，在构成两相或者三相短路时，需要进行单相接地短路。在正常状况下，不会发生两相或者三相短路现象，进而无需考虑。
（三）最高允许感应电压
电力电缆设计机制中明确指出，由于交流单相电力电缆中设有一层金属护层，因此在进行接地处理时，需要直接接地，并且位于金属护层任意一点，进而非接地处理，当在没有采用任何接触金属护层安全防护措施时，电压值不得高于 50 V，否则，电压值不得高于 100 V.在交流系统中，人体可以经受的电压值为65V，人体最高可以连续经受的电压值为60V。国际CCllT中明确指出，人体最高可以连续经受的电压值不得高于60V。所以，在正常状况下，金属护套允许范畴内最高感应电压值不得高于60V。
（四）金属护套接地间隔
1 “品”字形布置
L=U/U.=60/0.03=200
2 “一”字形布置
L=U/USa=60/0.08=750
由此可见，当电缆呈现“品”字形式分布时，单短允许长度要远远高于“一”字形式分布，这样不仅可以节约成本，同时还能防止电缆出现故障，因此，“品”字形布置是最佳分布方案。
三、城市轨道交通供电系统的中压电缆布置及接地方式
（一）城市轨道交通供电系统的中压电缆布置
通常在进行城市轨道交通供电系统的中压电缆布置时，采用的方式有三种，第一种是“品”字形布置；第二种是“一”字形布置；第三种是“L”形布置。当单段电缆太长，中间接头较少时，一般采用“品”字形布置，这主要是可以节约成本，降低电缆故障出现。电缆三种分布形式示意图见图1：
（二）城市轨道交通供电系统的中压电缆接地方式
针对单芯电缆而言，因为缆芯导体以及同心套都要安置在主绝缘体中金属护套上，形成比例为1:1的单匝变压设备，当芯线出现电流时，会产生一定的磁力线，其中有一些会和金属护套进行链接，同时在护套中形成电压。为了保证人身安全，电力电缆设计机制中已经明确指出，由于交流单相电力电缆中设有一层金属护层，因此在进行接地处理时，需要直接接地，并且位于金属护层任意一点，进而非接地处理，非接地位置的电压要满足两项要求，第一，在没有采用任何接触金属护层安全防护措施时，电压值不得高于 50 V；第二，除了第一项状况之外，电压值不得高于 100 V.
要想对缆金属护套运营情况和线芯短路出现的工频感应过电压、雷电作用以及操作过电压进行有效的抑制，就要采用相应的保护措施，例如，对于上述电压，可以应用不同形式的接地方式来避免其给电缆系统带来损害。当前，普遍应用的电缆护套接地方法主要包含了五项，第一项是护套两端接地；第二项是护套单端接地；第三项是护套中点接地；第四项是护套交叉互联；第五项是电缆换位金属护套交叉互联。
结合城市轨道交通供电系统中具备电缆线路长以及分支线路多等特性，相对较为安全、可靠，成本小的方案主要是把城市轨道交通供电系统中单芯电力电缆利用电缆分支设施将其划分成多条线路，每条线路都应用护套单端接地形式，在电缆分支设施中，尽显电缆护套会利用绝缘电缆和护层保护器进行紧密连接，出线电缆护套直接进行解地处理，其中，分离连接设施1、分离连接设施2、……、分离连接设施n作为电缆分支设施中电缆链接终端。
但是要注意，当单芯电缆自身具备铠装时，电缆金属护层主要有两部分组成，一部分是钢铠，另一部分是铜带或铜丝，以此需要惊奇同时安置在护层保护设施中。电缆分段护套单端接地方式示意图见图2：
四、结束语
总而言之，针对城市轨道交通供电系统而言，在进行压单芯电缆分布以及接地处理时，需要秉持三项原则，第一，在进行站间环网电缆分布时，需要选择“品”字布置方式以及金属护套两端接地形式；第二，在进行站内短段中压电缆分布时，可以应用单端接地形式；第三，根据供电分区首端电流最大值，为了将电缆损耗进行合理的把控，可以应用“品”字布置形式，并且接地选择金属护套交叉互联形式。
参考文献：
[1]盛蓉蓉. 城市轨道交通35kV母线保护配置方案[J]. 城市轨道交通研究,2013,07:43-46.
[2]甄志霖,王萍萍,邓浩,王奇. 地铁供电系统环网电缆敷设的特点及工程实践[J]. 高压电器,2013,09:128-133.
[3]余红梅,陈刚,于纪利. 城市轨道交通供电系统35kV环网电缆敷设工程施工方案[J]. 城市轨道交通研究,2015,07:49-51+57.
[4]王韫志. 轨道交通供电系统设计的匹配性思考[J]. 电子测试,2014,12:102-103+115.
论文作者:郜娜,魏宝举
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/27
标签：护套论文; 电缆论文; 供电系统论文; 电压论文; 轨道交通论文; 金属论文; 城市论文; 《电力设备》2017年第3期论文;