中低压单芯电缆接地方式的合理选择

中低压单芯电缆接地方式的合理选择

新区部分单芯高压电力电缆在设计时因未考虑合理的接地方式，曾接连发生电缆接地短路事故，通过对高压单芯电缆接地方式优化改造，采用金属护套交叉互联或中间直接接地、两端保护接地等措施，使电缆屏蔽层可靠合理接地，且安装时按照经济合理的原则在护套的一定位置采用特殊的连接和接地方式、装设护层绝缘保护器等，较好地解决了金属护套感应电压高、环流大等问题，大大降低了线损，提高了电缆安全运行的可靠、经济性。

标签：单芯电缆；接地方式；感应电压；线损

一、项目概况

按照《电力工程电缆设计规程》的要求，单芯电缆线路的金属护套只有一点接地时，金属护套任一点的感应电压不应超过50-100V（未采取不能任意接触金属护套的安全措施时不大于50V；如采取了有效措施时，不得大于100V），并应对地绝缘。但在2011年5月份以前，我公司应用的十几路高压单芯电力电缆均未考虑合理的接地方式，线路较长、负荷较大的单芯电缆线路外护套的感应电压实测发现最多高达154V，感应电流最高到12A，已严重超出电力系统运行及设计规定，多次了发生运行电缆因单相接地而导致的短路事故，严重影响整个电力系统的安全运行，为避免类似事故再次发生，决定对长距离单芯电缆的接地方式进行统一的优化改造。

二、单芯电缆金属护套的连接与接地的方式

1、护套两端接地

大家都知道，单芯电缆金属护套上的感应电压与电缆的长度和负荷电流成正比。当电缆线路较短，负荷较小时，护套上的感应电压较小，护套两端接地形成通路后，护套中的环流也比较小.损耗较低，对电缆的正常载流量影响不是很大，这样的电缆线路可以采用护套两端直接接地，不需要装设接地保护箱，可以减少维护工作。

2、护套一端接地

当电缆线路长度大约在500m—700m及以下时，电缆护套可以采用一端直接接地（通常在终端头位置接地），另一端经护层保护箱接地，护套的其他部位对地绝缘，这样接地后因护套内金属屏蔽层没有构成回路，基本上可以消除护套上的环形电流，提高电缆的载流量。但往往在施工过程中，电缆头施工质量因受人员技术水平、现场环境等的影响，护套的其他部位对地绝缘做得并不是太好，所以我们要求护套一端接地的电缆线路，还必须安装一条沿电缆线路平行敷设的导体做回流线，回流线的两端应可靠接地，截面积应满足短路电流热稳定的要求。这样单相接地短路故障时，接地或短路电流可以通过回流线流回系统的中性点。

由于通过回流线的接地电流产生的磁通抵消了一部分电缆导线接地电流所产生的磁通（两者电流方向相反），因而装设回流线后可以有效降低短路故障时护套的感应电压，同时也防止了电力电缆线路对附近二次控制电缆和通信电缆产生的干扰。

3、护套中点接地

当电缆线路的长度在1000m—1400m之间时，可以采用护套中点接地的方式。即在长距离电缆线路的中间将护套直接接地，电缆两端分别装设一组保护器，保持对地绝缘，这样可以使每一个电缆端头的护套感应电压都不超过50V或100V，满足设计、运行规程规定，提高电缆线路的运行可靠性。

如果电缆线路长度更长，不适合中点接地时，可以从电缆线路的中部将护套断开并装设一个绝缘接头，将接头处的套管中间用绝缘片隔开，这样使电缆两端的金属护套在轴向上相互绝缘，同时为了保证电缆护套的绝缘及绝缘片在受到冲击过电压时不被击穿，又在接头绝缘片两侧各装设一组护层电压保护器，设定当电压≥50V时，护层保护器动作，将高电压通过接地线导入大地，以保护电缆的绝缘。

4、护套交叉互联接地

当电缆线路大于1400m时，则需要采用护套交叉互联接地方式，这种接地方式是将电缆线路分成若干长度大致相等的段或单元，每大段（单元）再原则上分成长度相等的3小段，每小段之间装设绝缘接头，绝缘接头处護套三相之间用同轴电缆经接线盒进行交叉互联，绝缘接头处装设一组保护器，每一大段的两端护套分别互联接地。即将电缆的金属护层经过交叉互联后，再通过保护器接地。接地处可采用一般形式的连接接头，而在交叉互联处采用绝缘接头。这样联接后，如果电缆对称敷设，且每段长度大致相等，且所带负荷平衡的条件下，金属护层中两接地点间的感应电压几乎为零，不会产生护层电流，可以有效地降低单芯电缆由于接地方式不对而造成的电缆发热、绝缘降低甚至于电缆绝缘击穿短路的事故。

三、项目的实施及效果分析

经对单芯电缆接地方式的研究后，我们对厂区内所有的中低压单芯电力电缆的接地方式进行全面检测摸底，对那些大电流、重要负荷的电力电缆外护套感应电压进行监测，整理出监测数据后，再对那些外护套感应电压≥50V的，接地环流≥5A的等存在问题较大的重要负荷电力电缆进行统一的优化设计，合理选用交叉互联接地、保护接地和直接接地等接地方式，使每一条电缆线路的总的感应电压尽可能的相互抵消。以减小金属外护套上的环流，有效避免电缆发生单相接地时对系统影响，同时减少电缆线路的线损，减少电力系统中流动的无功损耗，实现整个电力系统的安全经济可靠运行。

我们先后改造了炼钢站送钢轧水处理的四路和送二冷轧的三路10KV单芯

电缆线路的接地方式，因为该八路单芯电缆单根长度在1000～1400米之间，故采用的为护套中点接地方式，在电缆隧道内将电缆的中间位置金属外护套护套直接接地，两端配电柜电缆外护套均经保护箱接地，改造工程完工后，电缆事故率降为零。

对由老区04站送至新区的原料站的04357线路（线路长度大于1400米）和送炼钢厂1#精炼炉04367（长约2750米）等线路，我们采用的是护套交叉互联接地，由于线路太长，我们将电缆平均分成两部分（两个单元），每个单元各做了一组护套交叉互联接地，总共做两组交叉互联。施工时要求电缆要对称敷设，且每段长度相等，所带负荷平衡，改造后，实测金属护层中两接地点间的感应电压几乎为零，护层电流为0，有效降低了单芯电缆由于接地方式不对而造成电缆发热、绝缘降低或电缆绝缘击穿短路等事故。

四、改进后的效果分析

通过对我厂长距离高压单芯电缆接地方式的优化改造，合理采用金属护层交叉互联或中间直接接地、两端保护接地等措施后，较好地解决了金属护层的感应电压高，接地环流大等问题，有效减免了因电缆发生单相接地时对系统的影响，同时减少了电缆线路的线损，避免了不必要的能量损耗和长时间电缆发热，降低因电缆发热而影响电缆使用寿命的机率。与2011年和2012年上半年相比较，2012年下半年到2013年整个西区单芯电缆发热击穿接地事故由原来的6起/年降为零。

参考文献：

[1]《电力工程电缆设计规程》