淺析110kV高壓單芯電纜金屬護套接地方式

甘肅筑鼎建設有限責任公司 王云麗

110kV的高壓電纜線路在使用過程中，其金屬護套需要進行接地處理，限制金屬護套的感應電壓。根據不同的項目條件，高壓電纜金屬護套接地方式也存在著不同的處理方案，需進行現場的勘察及分析才可保障現場的電網運行穩定性。現階段伴隨著我國電力事業的不斷發展與進步，受空間環境條件的限制，使得在工程項目中出現了大量110kV的高壓電纜線路，承擔著企業生產的重要負荷。在企業的日常生產過程中，對電纜的巡檢及維護便提出了更高的要求，因此就需要在日常管理過程中，有效的提升安全性與穩定性。在我國《電力安全規程》中明確指出，在正常情況下電氣設備的不帶電金屬外殼都需進行接地處理，因此110kV高壓單芯電纜金屬護層須可靠接地。

1 110kV高壓單芯電纜金屬護套常見問題分析

通常情況下，在流過三個線芯后的電流總和基本上為零，但在金屬屏蔽層的兩端始終不會有這感應電壓，因此在進行兩端接地處理時就并不會出現感應電流，且不會在兩端出現感應電壓。在進行兩端接地后就避免了電流經過金屬屏蔽層。

只有超出35kV時單芯電纜可當做一個初級繞組，當通過電流時出現磁力線鉸鏈金屬護層，使電纜兩端位置出現明顯的感應電壓。由于護套上的感應電壓會進行一定的疊加，對人身安全造成直接的影響。當線路發生故障時屏蔽層上會出現較高的感應電壓，甚至會出現擊穿護套的絕緣。這時一旦依然采用的是鋁包或金屬屏蔽層的兩端三相互聯接地，就會在金屬屏蔽層上存在大量環流，同時數值可達到線芯電流的一半以上，造成較為嚴重的電流損耗。這樣的情況直接導致鋁包或金屬屏蔽層出現發熱，進而導致大量電流損失，同時降低了電纜的整體電流載流量。這種形式的電流問題直接加劇了電纜的絕緣老化程度，因此這樣的情況下就表明單芯電纜要避免直接進行兩端的接地處理。而在個別情況下則需保障對其進行金屬屏蔽層的兩端三相互聯[1]。

但在金屬層并不采用一端接地的情況下就會帶來更多問題。如，在出現雷電流后，或在電壓沿著纖芯進行流動的過程中，高壓電纜的金屬屏蔽層會在不接地的一端形成較高的沖擊電壓；其次，在系統出現嚴重短路問題后，會使電纜鋁包或在金屬屏蔽層的位置上出現一定的工頻感應電壓，這樣會導致電纜外護層的絕緣始終無法承受住這樣的電壓作用，因此會出現損害的問題，這樣的情況會出現多點接地，進而形成明顯的環流，因此需在一端進行互聯接地時就采用針對性的措施對其電壓進行直接的限制，同時安裝的過程中，還需積極的基于不同線路上的實際情況，并基于經濟合理性的原則對鋁包或金屬屏蔽層進行相應的連接及接地處理，并安裝一定的防護層保護器，這是避免出現電纜互層、同時絕緣被擊穿的關鍵處理方式。

2 單芯電纜與統包電纜的接地方式

三相三芯的電纜設計都是一種統包電纜，芯線需在電纜中基于三角對稱的方式進行安裝，因此形成了三相電流對稱效果。這樣在金屬護套中并不會產生一定的感應電流。因此在實際施工過程中，往往需保障對金屬護套的有效設計、保障可靠接地都符合相關設計的具體要求。但在單芯電纜的設計過程中，由于芯線與金屬護套是一種變壓器的初級繞組或次級繞組的作用，以此在電纜通過交流電路時就會造成金屬護套中形成一定的感應電壓[2]。這樣的感應電壓往往與電纜總體程度呈現出一定的正比關系，同時也與芯線的電流呈現出一定正比關系。

一旦將金屬護套的兩端都進行接地處理，就會讓護套與導線形成一個閉合的回路，這樣在護套中會出現環形的電力，金屬護套中的電流基本上與芯線中的負載電流保持相同的數量級，這樣的處理方式下，不僅會在金屬護套上形成一定的熱能損耗，同時也會一定程度上加快對電纜絕緣層的老化程度，在這樣的處理過程中會導致芯線降低載流量。因此這是導致單芯電流與統包電流電纜需使用不同接地方式的重要因素[3]。

3 110kV高壓單芯電纜金屬護套接地

3.1 金屬護套兩端接地

其在進行接地處理的過程中可極大降低接地的工作量、但會在其金屬護套上出現環形的電流，以此就需在進行使用過程中對使用環境和條件進行針對性的分析，需保障電流的線路較短，同時在傳輸功率上得到一定的限制，并保障整個傳輸的功率方面也相對較小，這樣就可采用這樣的傳輸方式。該接地方式適用于傳輸功率小的電網，三芯電纜的金屬護層宜采用兩端直接接地，優點在于接地效果良好，缺陷在于對使用環境要求高。

3.2 一端接地

圖1 兩端直接接地示意圖

一端接地是一種適用于電力回路較短情況下的接地方式，優勢在于能夠降低環流的可能性，缺陷在于安裝復雜。電網中金屬護套基本上都需要使用一端直接接地的處理方式，另一端則需要利用保護器接地，采用上述方式進行接地，能夠極大降低環流出現的可能性。這是一種提升電纜傳輸容量、同時提升電纜安全性的關鍵處理方式，基于我國的電路線路敷設標準，在直接接地處理的金屬護套上需要控制感應電壓在50V以內的程度，一旦在架空線路的連接過程中，就需要保障在保護器安裝在另一端位置上，以此形成穩定的電力網絡布置方式。

在一般情況下，當線路的長度達到500～700m的程度上，就需要在屏蔽層上采用一端直接接地的方式，這樣就可有效的利用好互層保護器的方式，形成一個完整的接地處理工作。對于這種類型的接地方式，還需要安裝一個電纜線路進行平行敷設的處理方式，回流線需要兩端進行接地。在敷設的過程中，其回流線需要始終與中間相電纜進行處理。在其處理的過程中，敷設回流線期間有關人員需要控制其與中間相的距離，另外，針對線路也需要進行換位處理。

其次，在條件允許的情況下，則可提升回流線的整體效果，在電箱的短路回路電流工程中并不需要經過大地，而是需要進行直接的返回。因此，這樣的電流線的處理方式下，就可很好的降低電纜芯線的接地處理模式，以此降低整體的電壓數值；再次，回流線當中的阻抗以及在電路兩端的接地電阻，也相應都會與系統當中的整體零序電流以及在回流線上的感應電壓進行相應的匹配以及處理。

圖2中設置護層電壓限制器適合35kV以上電纜，35kV電纜需要時可設置，35kV以下電纜不需要設置。

圖2 線路一端或中央部位單點直接接地

3.3 金屬護套的中點接地

金屬護套的中點接地適用于電纜線路敷設長的情況，缺陷在于成本高、優勢在于防護效果好。以往在電纜線路一端進行接地處理，會使得金屬護套的整體感應電壓無法滿足相應的設計需求。因此，在進行處理的過程中，就需要對電纜當中的金屬護套進行單點互聯接地處理，同時保障在電纜金屬護套的處理過程中需要利用好保護器的方式進行接地。金屬護套的中點接地方式下，有關人員可將電纜線路分為2個，其中一個電纜線路直接接地。

其次，在電纜線路形成一整根電纜的時候，就需要在電纜的重點位置破開電纜的外護套，這是可以很好地在鋁波紋護套上的處理方式。另一方面，進行防水處理的過程中，一旦電纜線路采用的是兩盤電纜的處理模式，就需要在中間接地點進行一定的安裝。

現階段在進行金屬護套的處理過程中，基本上都會存在著一段接地的情況，以此為了保障電路線路的整體穩定性，可安裝一個沿電纜線路平行進行敷設的導體，因此形成一個回流線。而在出現了單相接地故障的時候，就需要保障接地短路電流，要有效的利用回流線或者在回流系統當中敷設中間點，這樣的處理方式下可很好的利用電流所出現的磁通，有效的抵消一部分的電纜導線接地電流，這樣的處理形式也相應的需要在完成回流線的裝設之后，對短路故障問題起到良好的限制性作用。

在這樣的處理模式下，往往還要嚴格的基于實際的現場情況，一旦電纜的長度以及運輸的情況下，符合當下敷設的具體要求，就要在電纜的中點部位進行電纜的針對性改造處理，這是保障在進行處理過程中避免由于沒有安裝絕源接頭導致在運行過程中對整個電力線路造成嚴重的影響；其次，還需要保障積極的控制好工程項目建設的成本投入，在運維工作量上得到良好的控制，這是一種提升建設效率的關鍵措施。

3.4 金屬護套的交叉互聯

現階段在電纜線路比較長的時候，電纜金屬護套往往需要利用好交叉互聯的方式有效降低金屬護套的感應電壓，同時降低環流的出現，這樣可以很好地提升電纜的整體傳輸容量。現階段在交叉互聯的處理過程中往往需要分為3個等長的線路，其次還需要每隔一段時間檢查絕緣接頭，如存在異常需要重新安裝，這樣在處理金屬護套的過程中，能夠保障其電互層可以很好的進行接地處理；其次，電纜的終端金屬護套都要進行直接的接地處理，以此構建出一個互聯的段位。在不同的互聯段位當中需要安裝好直通中間頭，確保在金屬護套實現互聯之后，能夠直接進行接地處理。

圖3 交叉互聯接地（護層電壓限制器配置示例按Y0接線）

在進行實際處理的過程中，可明顯的發現，在交叉互聯的處理方式下可以十分有效地降低環流效果。但在電纜的環流值以及電纜負荷方面始終形成了一個正比例關系，因此這樣的測試環流值就比較小。但是在環流值與電纜的分段處理過程中始終比較大，因此在分段處理的過程中，就會使得需要采用一個電纜敷設的方式對其進行針對性的排列處理，其次在金屬護套上也會存在著一定的環流。

最后在處理安裝交叉互聯保護箱，這是一種需要在進行處理的過程中、對結緣接頭的接地端子送電端進行一定的規劃以及處理，避免在線路當中的接頭方位不一致、進而導致整體接線的失誤問題。在進行中介頭的附件處理過程中，始終保持著一致性的處理模式，往往需要對其進行針對性的處理，因此在進行安裝的過程中，就需要首先使用搖表的方式進行處理，之后則需要標注送電端，在發現接線錯誤的情況下就要馬上對感應電壓進行控制。

在電纜線路較長的情況下，就要充分的保障電纜的屏蔽層可進行交叉互聯。在實際的操作過程中，基本上是需要將線路進行長度相等的分割，以此形成幾個不同的倍數關系。在不同的電路線路處理環節，需要結合其現場的實際情況，以此才可以進行針對性地建設以及分析，這樣的處理模式下極大地提升了處理的整體效率以及水平。

綜上，在新形勢新時代下，我國對于電力事業的發展和要求都提出了更高的要求，因此在工程項目建設過程中，為了保障電力系統的穩定性，就需要積極做好110kV高壓單芯電纜金屬護套接地工作，以此穩定電力系統的整體安全性。