高壓電力電纜接地線電流超標(biāo)原因分析及處理

劉國(guó)昌 尹廣慶 張躍

【摘 要】高壓電力電纜的安全是電力使用安全的重要保證。當(dāng)另一處接地時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的循環(huán)損失熱量，使電纜溫升過高，危及電纜安全。隨著電力電纜的使用逐年增加，絕緣缺陷引起的隱患也隨之增加。因此，保證電力電纜安全穩(wěn)定運(yùn)行，并且通過分析，快速、準(zhǔn)確地找到電纜故障點(diǎn)，已經(jīng)是目前電力系統(tǒng)研究的重點(diǎn)工作。

【關(guān)鍵詞】高壓電力電纜；接地線；電流超標(biāo)；原因分析；處理

1導(dǎo)言

電力電纜的可靠性在很大程度上取決于其絕緣性能。為保證電纜安全穩(wěn)定的運(yùn)行，對(duì)電纜絕緣進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)顯得極為重要。

2電力電纜接地線的作用

電力電纜接地是接地系統(tǒng)總體的重要組成部分，對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行有著重要的意義，可以防止人身觸電，保障系統(tǒng)正常運(yùn)行，保護(hù)線路和設(shè)備免遭損壞，同時(shí)可以防止電氣火災(zāi)以及雷擊和靜電等危害。不管是單芯電纜還是三芯電纜，電力電纜的金屬屏蔽層和金屬護(hù)套都必須直接接地。三芯電纜正常運(yùn)行時(shí)，三相不平衡電流較小，在金屬屏蔽層外的磁通也較小，在電纜金屬屏蔽層兩端不會(huì)產(chǎn)生較大感應(yīng)電壓，流過金屬屏蔽層的環(huán)流較小，三芯電纜金屬屏蔽層都采用兩端接地。單芯電纜運(yùn)行時(shí)，在金屬屏蔽層外的磁通較大，在電纜金屬屏蔽層兩端會(huì)產(chǎn)生較大感應(yīng)電壓，當(dāng)線路不長(zhǎng)且感應(yīng)電壓不高滿足規(guī)范時(shí)，金屬屏蔽層采用一端接地；當(dāng)線路較長(zhǎng)感應(yīng)電壓較大時(shí)，金屬屏蔽層采用一端接地，另一端經(jīng)過電壓保護(hù)器接地。電力電纜線芯中通過的電流將在金屬屏蔽層中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，電力電纜金屬屏蔽層或金屬護(hù)套可通過電纜接地線與大地的短路形成等電位，降低電力電纜中的感應(yīng)電壓，防止電纜感應(yīng)電壓過大造成人身設(shè)備傷害。電纜金屬屏蔽層接地線可以使電纜線芯對(duì)金屬屏蔽層或金屬護(hù)套的電容電流流入大地；當(dāng)電纜線芯與金屬屏蔽層發(fā)生絕緣擊穿形成短路時(shí)，短路電流可以通過接地線流入大地。

3可能造成高壓電力電纜接地側(cè)接地線電流超標(biāo)的原因

3.1高壓電力電纜屏蔽層有兩點(diǎn)接地

我國(guó)有關(guān)電力安全的文件中明確規(guī)定了不同高壓電力電纜屏蔽層的接地方式：兩點(diǎn)接地僅僅適用于35kV及以下的電纜，不可用于高于35kV的電纜，這與電纜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有很大關(guān)聯(lián)。35kV以下的電纜一般是三芯電纜，一般情況下其電流之和等于零，所以在金屬屏蔽層以外基本上沒有磁鏈。如此一來(lái)，金屬屏蔽層的兩點(diǎn)電壓等于零，接地之后也不會(huì)形成電流。但是如果電力電纜的電壓超過了35kV，便會(huì)使金屬屏蔽層形成感應(yīng)電壓，因?yàn)檫@種電纜大多使用單芯電纜。

3.2 110kV系統(tǒng)出現(xiàn)異常

如果高壓電力電纜的鋁包或者是金屬屏蔽層有一點(diǎn)不接地，則當(dāng)雷電流通過線芯時(shí)便會(huì)在高壓電力電纜的鋁包或者是金屬屏蔽層形成非常高的沖擊電壓。如果110kV電力電纜系統(tǒng)出現(xiàn)短路，那么鋁包或者是金屬屏蔽層也可能會(huì)出現(xiàn)很高的感應(yīng)電壓。這樣一來(lái)，電纜保護(hù)層承受不住這種高壓，便會(huì)出現(xiàn)多點(diǎn)接地的現(xiàn)象，然后便出現(xiàn)了環(huán)流，從而使得接地線電流超出正常標(biāo)準(zhǔn)。

3.3三相電纜排列不對(duì)稱

對(duì)于交叉互聯(lián)單元而言，三個(gè)區(qū)段相等時(shí)，因此正常運(yùn)作時(shí)的金屬保護(hù)層幾乎沒有感應(yīng)電壓，同時(shí)也不會(huì)存在環(huán)流。三相對(duì)稱排列時(shí)電壓相位差是固定的，都是120°，而且幅值一樣，所以接地電勢(shì)差等于零。我們研究中的110kV高壓電力電纜三相排列不對(duì)稱，因此金屬保護(hù)層的電壓向量之和不為零，從而通過兩個(gè)接地點(diǎn)和金屬保護(hù)層形成環(huán)流。

4高壓電力電纜接地線電流超標(biāo)的處理方法

4.1線路停電

我們研究的對(duì)象為長(zhǎng)達(dá)100m的110kV高壓電力電纜，且其接地線電流遠(yuǎn)大于正常標(biāo)準(zhǔn)，因此在對(duì)線路改造之前首先應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行斷電處理。這樣一來(lái)，當(dāng)解開連接片以后，就不會(huì)出現(xiàn)電流太大而使得設(shè)備出現(xiàn)損壞的情況，同時(shí)也保證了施工人員的生命安全。

4.2避免形成環(huán)流

用銅線將電纜的高壓配電裝置一側(cè)的底座與其外殼相連，然后解除終點(diǎn)底座與法蘭盤的連接片，此時(shí)需要注意的是每一相應(yīng)當(dāng)由兩片連接片。將連接片解除之后再把高壓電力電纜的接地線設(shè)置成一個(gè)接地點(diǎn)，如此接地線與高壓配電裝置的外殼就不能夠形成回路，同時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)電流。

4.3對(duì)屏蔽層進(jìn)行絕緣檢查

上述操作完成之后，將接地線甩開，使用高于電纜電壓等級(jí)的兆歐表對(duì)屏蔽層進(jìn)行絕緣檢查，保證絕緣效果良好，避免出現(xiàn)多點(diǎn)接地的情況，從而避免接地點(diǎn)與大地之間形成回路。

5電力電纜接地注意事項(xiàng)

5.1合理選擇電纜

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，高層建筑慢慢成為建筑主導(dǎo)，從而導(dǎo)致單相用電設(shè)備的逐漸增加，在電網(wǎng)系統(tǒng)中，由于電氣設(shè)備的龐雜，從而致使出現(xiàn)三相負(fù)荷紊亂的問題發(fā)生，從而發(fā)生三次諧波，如果普通情況下三項(xiàng)電流相同時(shí)，其基波的相位角互差 120 度，但是，中性線的諧波依據(jù)在同一位置，并為相互抑制，相反相互融合，如果諧波電流的因素較多，相線電流可能小于中性線電流，目前我國(guó)的某些廠子仍然延續(xù)傳統(tǒng)理論，相線的截面設(shè)置為中性界面的 2-3 倍，隨著非線性負(fù)荷的逐漸增多，特別是大量三次以及數(shù)次諧波氣體放電燈等非線性負(fù)荷的大勢(shì)所趨，促使中性線的過載問題日漸嚴(yán)重，目前諸多電氣故障以及電氣火災(zāi)均由此造成，因此，要求我們必須對(duì)用電安全問題予以重視，并且采取有效措施改變現(xiàn)狀，目前采取的 TN-C配電系統(tǒng)已經(jīng)淘汰，并不能對(duì)人們的需求予以滿足，且難以安全使用，常見的配電系統(tǒng)逐漸演化為 TN-S及TN-C-S接地系統(tǒng)，電纜采取相線與中性線等徑電纜目前正成為時(shí)代主流。

5.2接地線質(zhì)量和裁面

進(jìn)行交聯(lián)電纜接頭的制作過程中，必須分別連接銅屏蔽層與鎧甲層，不得中斷，其次，兩者之間務(wù)必采取分隔絕緣，通常將軟質(zhì)銅編織進(jìn)行連接，從而恢復(fù)銅屏蔽，其次在銅屏蔽層力進(jìn)行兩端焊接，為了確保每隔絕緣外屏蔽的穩(wěn)定運(yùn)行，通常采取鍍錫地線進(jìn)行鎧甲跨接，選擇電線電纜過程中需要結(jié)合實(shí)際接地電流大小。鍍錫軟銅編織線僅僅在橡塑電纜中使用，接地線和金屬護(hù)套焊接范圍、焊接以及銅屏蔽層均應(yīng)該滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，電纜接地線必須能夠與接地網(wǎng)直接連接，不得串聯(lián)，此外，接電線要在接地網(wǎng)的接線端上進(jìn)行壓接，從而確保電纜的連接可靠以及檢測(cè)方便，美國(guó)的游絲卡緊法以及法國(guó)的卡扣捆扎法都能夠?qū)崿F(xiàn)安全接地，并且避免高溫灼燒電纜絕緣，可以借鑒采納。

5.3電纜防雷工作

微機(jī)房的電源、路燈照明的電纜、電纜戶外變電所的電纜、微波站以及戶外電纜，按照相關(guān)規(guī)定，必須采用屏蔽電纜，與此同時(shí)，鐵管或電纜進(jìn)戶之前，需要將水平直埋不得小于 11m，埋地深度不得小于 0.7m，從而降低電纜末端的外皮和芯線之間的電壓差，由于雷電或者雷電流可能從戶外引入，從而燒壞電氣設(shè)備，所以必須要對(duì)進(jìn)戶電纜兩端接地進(jìn)行嚴(yán)格管理。

6結(jié)語(yǔ)

高壓電力電纜是許多發(fā)電廠的重要設(shè)備，其接地線電流超標(biāo)是一種比較少見的異常情況。當(dāng)高壓電力電纜的接地線電流超標(biāo)時(shí)，鉛包中的保護(hù)層就會(huì)被損耗并且伴隨著散發(fā)熱量，這樣一來(lái)便直接降低了電力電纜的輸送量。如果另一處接地，則會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)大型的環(huán)流，并且加劇其損耗和熱量發(fā)散，使電力電纜的溫度不斷升高，嚴(yán)重的話則會(huì)危及電纜的安全。本次研究對(duì)象為一條長(zhǎng)約100m的110kV高壓電力電纜，經(jīng)過一段時(shí)間的觀察，發(fā)現(xiàn)其接地線電流超標(biāo)現(xiàn)象比較頻繁，已經(jīng)嚴(yán)重超出了規(guī)定的最高電流，給日常的生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的安全隱患。

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（作者單位：大慶油田礦區(qū)服務(wù)事業(yè)部園林綠化公司）