降低電纜金屬屏蔽層電磁感應技術安全應用淺析

田志勇

【摘要】按照傳統工藝，電纜金屬屏蔽層采用兩端同時接地時，在屏蔽層與大地之間形成回路，屏蔽中將產生環形電流，其值可達線芯電流的50%-95%，環流損耗會造成電纜發熱，從而降低電纜的載流量，加速絕緣老化，減短電纜的使用壽命，增加發生事故的概率。因此，本文就這一問題做出了詳細的分析，并給出了具體的改進措施。

【關鍵詞】電纜金屬屏蔽層；電磁感應技術；安全應用

一、項目概況

邯鋼東區35kV、110kV輸電線路常采用單芯電纜，型號包含YJV22、YJV32、YJLW等多種，由于電纜的金屬屏蔽層和鎧裝層具有導磁性，在運行時護層兩端出現感應電壓，接地方式不當將在護層產生很大的感應電流，其值可以達到線芯電流的50%-90%，從而導致發熱損耗，加速絕緣老化，最終發生事故。

二、詳細科學技術內容

（一）立項背景

連軋04332線路為35kV銅芯交聯聚乙烯絕緣鋼絲鎧裝聚氯乙烯護套電力電纜，單根長度800米，電纜所帶負荷為軋鋼系統，屬于沖擊性負荷，最大運行電流接近1000A。該線路曾經發生多起事故，造成連軋側電纜A相外鋼鎧接地引線與電纜連接處燒斷；電纜頭處C相護層及保護器燒壞。CCPP發電110KV并網電纜中間頭處接地短路，也是由于電纜護層原因導致的電纜著火事故；新15萬發電機組110KV并網電纜在投運后，也出現護層電流嚴重超標電纜發熱的現象。

（二）技術方案的制定及實施（項目主要創新技術方案的制定及實施）

連軋04332屬于比較典型的例子，電纜長度為800米，帶軋鋼系統的沖擊負荷，改造前發生過多起電纜終端事故。分析原因，主要是對單芯電纜的結構和原理沒有完全掌握，在施工工藝上沒有將35kV電纜與10kV電纜區別對待，沒有考慮護層發生的電磁感應和感應電流帶來的發熱損耗，將金屬護層按照常規思路進行接地，從而導致電纜護層在接地端長期發熱，最終事故不斷。為消除現狀，將金屬護層采用交叉互聯的接地方式，把線路分成長度相等的三小段，每小段之間裝設絕緣接頭，金屬護層在絕緣接頭處斷開，斷開處的兩個金屬護層經過同軸電纜接入交叉互聯箱，在交叉互聯箱內進行換位連接，接法是A相接頭的首端接B相接頭的尾端，依次為B接C，C接A，在交叉互聯箱內裝設有一組互層保護器，電纜護層的兩端采用直接接地。經過運行實踐和護層參數監測，電纜線路的感應電壓和感應電流沒有超標，沒有再發生事故。

CCPP發電1#燃機并網電纜屬于特殊的10kV單芯電纜，原來也是按照傳統的10kV電纜接地方式，導致電纜發熱引起故障。改造后，采用金屬護層一端直接接地，另一端通過FBY-6護層保護器接地，這種接地方式下，金屬護層內無環流，沒有電流就不會引起電流發熱損耗，護層接地端感應電壓為零，護層非接地端通過護層保護器來限制感應電壓。

電纜線路金屬護套無論是首端接地還是末端接地，其不接地端一般需要加裝FBY系列護層保護器，采用ZnO壓敏電阻作為保護元件，該元件沒有串聯間隙，具有優良的伏安特性曲線，1mA直流殘壓大于4.5kV，能通過最大沖擊電流累計20次而不損壞，5KA殘壓小于9kV。正常時，保護器的絕緣電阻不低于10M歐，當電纜芯線出現工頻過電壓或雷電波、內部過電壓波沿線芯流動時，保護器可以限制電纜金屬護層上的感應過電壓，將護層上的沖擊感應電壓降低至保護器的殘壓，有效保護電纜護層絕緣。

（三）項目實施效果

項目實施前，電磁感應造成的金屬護層電流對芯線載流量的影響可達30%-90%，感應電壓和電流超標引起的事故多發，嚴重影響邯鋼生產。

項目實施后，主要有以下效果：（1）有效降低了事故，曾經出現故障或事故的連軋332電纜、CCPP發電電纜、110kV并網電纜、15萬并網電纜等，沒有再發生事故。（2）電纜金屬屏蔽層產生的感應電壓，不大于50V，滿足國家標準的要求，未發生護層現擊穿、放電等異常情況。（3）電纜金屬屏蔽層產生的感應電流，不超過負荷電流的10%，甚至接近于零值，且三相平衡。（4）電纜的運行溫度正常，接近于環境溫度，也沒有出現發熱現象。（5）電纜芯線的載流量不再受護層發熱影響，可以參照設計要求的100%載流量來考慮所帶負荷，未出現因發熱而限產減負荷。

三、關鍵技術及創新點

關鍵技術：根據電纜的負荷沖擊性質、電流大小、護層材質、電纜長度四個技術參數，在電纜的金屬屏蔽層采用不同的接地方式，滿足感應電壓小于50V和感應電流小于載流量10%的要求。

創新點：（1）在10kV單芯電纜上首次應用保護接地方式，降低大負荷回路的感應電流，保障大容量發電機組并網線路的可靠運行。（2）開創了多種接地方式相結合的技術，解決了長距離110kV電纜易出現金屬屏蔽層電流超標和發熱的難題，電纜運行不再受供電距離影響。（3）改進了電纜附件制作工藝，中間接頭采用假接頭，配合交叉互聯箱、接地箱、保護箱的使用。（4）實現了YJV72型非磁性電纜在邯鋼35kV長距離供電線路的首次應用，結合特殊的接地方式，大大減少了中間頭的個數。（5）通過將金屬屏蔽層進行科學接地后，邯鋼的各種材質、負荷、長度的單芯電纜線路都實現了安全可靠運行。（6）實現了金屬屏蔽層在線監測技術在邯鋼的首次應用和推廣。

參考文獻

[1]馬國欣.電纜屏蔽接地方式探討[J].石油化工建設，2012，34（05）：90～91.

[2]于傳濤.淺析控制電纜屏蔽層接地在自動控制系統中的應用[J].科技展望，2015，25（17）：150.