高壓單芯電纜感應電壓及電流的消除方法

摘 要：文章主要闡述了在化工類工廠供電敷設35kV和10kV單芯電力電纜過程中感應電壓、電流的產(chǎn)生原因及幾種具體的消除方法。

關鍵詞：高壓單芯電纜；感應電壓及電流；敷設及金屬保護層接地方法

隨著石油化工企業(yè)規(guī)模越來越大，企業(yè)的供電電壓等級也越來越高，故35kV、10kV供電線路采用電纜在橋架中敷設的方式越來越廣泛，由于很多施工人員對于電力電纜的施工要求及相關標準并不十分清楚，本文主要分析了35kV、10kV單芯電纜在敷設過程中經(jīng)常遇到感應電壓及電流的消除問題，并闡述了不同情況下幾種具體的解決方案。

1 單芯電纜感應電壓產(chǎn)生原因

當單芯電纜線芯流過交變電流時，交變電流的周圍必然產(chǎn)生交變磁場，形成與電纜回路相交聯(lián)的磁通，也必然與電纜的金屬護套相交聯(lián)，所以當采用單芯電纜，它的線芯與金屬屏蔽層的關系，可看作一個變壓器的初級繞組中線圈與鐵芯的關系。當單芯電纜線芯通過電流時就會有磁力線交鏈鋁包或金屬屏蔽層，使它的兩端出現(xiàn)感應電壓。

2 根據(jù)規(guī)范探究消除感應電壓的方法

根據(jù)GB50217-2007電力工程電纜設計規(guī)范4.1.10、4.1.11條交流系統(tǒng)單芯電力電纜金屬層接地方式的選擇，應符合下列規(guī)定：

（1）交流單芯電力電纜的金屬層上任一點非直接接地處的正常感應電勢計算，宜符合本規(guī)范附錄F的規(guī)定。電纜線路的正常感應電勢最大值應滿足下列規(guī)定：未采取能有效防止人員任意接觸金屬層的安全措施時，不得大于50V；除上述情況外，不得大于300V。（2）線路不長，且能滿足本規(guī)范第4.1.10條要求時，應采取在線路一端或中央部位單點直接接地（圖1）。（3）線路較長，單點直接接地方式無法滿足本規(guī)范第4.1.10條的要求時，水下電纜、35kV及以下電纜或輸送容量較小的35kV及以上電纜，可采取在線路兩端直接接地（圖2）。（4）除上述情況外的長線路，宜劃分適當?shù)膯卧?，且在每個單元內(nèi)按3個長度盡可能均等區(qū)段，應設置絕緣接頭或實施電纜金屬層的絕緣分隔，以交叉互聯(lián)接地（圖3）。

金屬護套交叉互聯(lián)的方法是：將一側A相金屬護套連接到另一側B相；將一側B相金屬護套連接到另一側C相；將一側C相金屬護套連接到另一側A相的方法。金屬護套經(jīng)交叉互聯(lián)后，I段C相連接到II段B相；然后又接到第III段A相，如上圖所示，由于A、B、C三相的感應電動勢的相角差為120，如果三段電纜長度相等，則在一個大中金屬護套三相合成電動勢理論上應等于零。

3 標準措施方法

（1）金屬護套兩端接地。在此情況下，不需裝設電纜保護層保護器，可減少運行維護工作量，但金屬護套上存在環(huán)流（一般不宜采用該種方式）。（2）金屬護套一端接地。當電纜線路長度不長（500m以內(nèi)），負荷電流不大時，電纜金屬護套可以采用一端直接接地、另一端經(jīng)保護器接地的連接方式，使金屬護套不構成回路，消除金屬護套的環(huán)形電流。（3）金屬護套中點接地。電纜線路較長時（1000m以內(nèi)），金屬護套中點接地的方式是在電纜線路的中間將金屬護套直接接地，兩端經(jīng)保護器接地。金屬護套中點接地的電纜線路長度可以看作金屬護套一端接地的電纜線路的2倍。當電纜線路不適合金屬護套中點接地時，可以在電纜線路的中部裝設一個電纜互層中間絕緣接頭，使其兩側電纜的金屬護套在軸向斷開并分別經(jīng)保護器接地，電纜線路的兩端直接接地。（4）金屬護套交叉互聯(lián)。電纜線路長度較長時（超過1000m），金屬護套應采用交叉互聯(lián)。這種是將電纜分成若干大段，每一大段原則上分成成都相等的三小段，每小段之間裝設絕緣接頭，絕緣接頭處三相金屬護套用同軸電纜進行換位連接，絕緣接頭處裝設一組保護器，每一大段的兩端金屬護套直接接地。

4 其他需要注意的措施及要求

（1）電纜敷設溫度不應低于0℃，當施工現(xiàn)場的環(huán)境溫度不能滿足要求時，應該避開在寒冷期間施工或者采取適當?shù)念A加溫措施（如提高周圍溫度等）加熱至0℃及以上后及時敷設。敷設前應將電纜在0℃以上的環(huán)境中放置至少24小時，確保電纜內(nèi)外溫度一致。（2）電纜在敷設時，A、B、C三相做到長度相等。（3）供敷設單芯高壓交聯(lián)電纜的排管應選用非磁性管材，排管管徑應符合D≥1.5d要求（D管子內(nèi)徑，d電纜外徑）（4）施工過程中要嚴格按照電氣裝置安裝工程電纜線路施工驗收規(guī)范、建筑電氣工程施工質量驗收規(guī)范進行施工。

5 結束語

隨著單芯高壓電纜使用頻率日趨增高，電纜金屬互層感應電壓的處理也必將成為施工技術人員必須面對的問題。文章結合具體施工工藝及國家相關技術標準、規(guī)范闡述了35kV及以下工廠供電的設計、施工要求，希望能在一定程度上幫助廣大電力技術人員解決具體施工難題。

參考文獻

[1]中華人民共和國建設部，中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合發(fā)布.GB50217-2007.中華人民共和國電力工程電纜設計規(guī)范[S].

[2]李國征.電力電纜線路設計施工手冊[M].北京：中國電力出版社，2007.

[3]牛海清，王曉兵，蟻澤沛，等.110kV單芯電纜金屬護套環(huán)流計算與試驗研究[J].高電壓技術，2005.

[4]劉英，賈欣，曹曉瓏.高壓電纜工程計算的軟件實現(xiàn)[J].電線電纜，2002.