高压电缆交叉互联接地系统的耐压试验

高压电缆交叉互联接地系统的耐压试验
发表时间：2019-02-21T14:01:11.060Z 来源：《防护工程》2018年第32期作者：马永红聂江华
[导读] 高压电缆接地系统的绝缘状况对维持电缆系统的接地方式，保证电缆的正常运行起着至关重要的作用，本文较为全面地分析了交叉互联接地系统耐压试验中存在的问题，提出了全面的试验方法，能够有效地检出交叉互联接地系统的缺陷和问题，从而保证电缆系统的可靠运行。

马永红聂江华
北京电力工程有限公司北京市 100070
摘要：高压电缆接地系统的绝缘状况对维持电缆系统的接地方式，保证电缆的正常运行起着至关重要的作用，本文较为全面地分析了交叉互联接地系统耐压试验中存在的问题，提出了全面的试验方法，能够有效地检出交叉互联接地系统的缺陷和问题，从而保证电缆系统的可靠运行。

关键词：高压电缆；护套耐压；交叉互联；直流试验
引言
近年来，随着大量的高压电缆投入运行，电缆线路的长度不断增加，交叉互联的接地方式被大量采用。

由于对交叉互联接地系统绝缘要求上认识的不足，在电缆线路竣工试验或年检试验中采用的耐压试验方法不够全面，会导致接地系统中的一些绝缘缺陷和薄弱点不能被有效检出。

在线路运行过程中因老化、过电压等因素使薄弱点被击穿、缺陷暴露，原有的接地方式被破坏，继而会导致接地电流过大，影响电缆系统的正常运行，甚至造成事故的发生。

本文通过对交叉互联接地系统的分析，对现有的各种试验方法进行讨论，并提出了切实可行的较为全面的耐压试验方法。

该方法可以有效的对交叉互联接地系统作耐压试验、接线正确性检查，防止系统带病运行并减少事故的发生。

1.交叉互联接地系统的原理和绝缘要求
1.1交叉互联接地的原理
为了保证电缆的正常运行，必须限制单芯电缆金属护套上的电位，需要将金属护套接地。

如果在每个接头的位置金属护套都直接接地，护套上的感应电流就会很大，护套损耗就会限制电缆的载流量。

如果只将电缆护套的单端接地，对于长的电缆线路另一端的护套感应电压会超过安全允许的水平。

为降低护套损耗同时控制护套的感应电压，可以采用不同的接地方式，交叉互联方式因简单且经济而被广泛采用，见图表1。

图表 1 单芯电缆的交叉互联接地
图表 2 交叉互联接地的护套电压
按照这种接地方式，交叉互联区间内3段电缆的长度相等，各相护套的感应电压幅值相同而相位不同，其矢量和为零，交叉互联后护套上总电压接近于零，同时，护套上的感应电压限制在允许的水平上，见图表2。

1.2交叉互联接地的绝缘要求
交叉互联接地系统由绝缘接头、同轴电缆、交叉互联接地箱等构成。

因此交叉互联接地系统的绝缘（如图3所示）包括：图片 3 绝缘部位示意图
1.）对地绝缘
包括：电缆金属护套对地绝缘、接头外壳对地绝缘、直接接地线绝缘、接地箱内接线端子对地（箱体）绝缘、同轴电缆外层导线对地绝缘。

根据GB11017和GB/Z18890的相关规定，电缆安装完成后接地系统要作直流耐压试验：DC 10kV 1min
2.）绝缘接头分断绝缘
包括：预制件外半导电层分断绝缘、绕包铜网与对侧铜壳间绝缘、铜壳分断绝缘、同轴电缆内外导体之间绝缘、交叉互连箱内接线端子之间的绝缘。

根据GB50217-1994电力工程电缆设计规范、GB11017和GB/Z18890的相关规定，绝缘接头分断绝缘的要求应高于金属护套对地绝缘水平的2倍，但是对于安装完成后绝缘接头分断绝缘的试验标准没有明确的规定，实际工作中只能按照对地绝缘的要求作直流耐压试验。

3.）交叉连接顺序的正确性
错误的连接将彻底破坏接地方式，形成单端接地或双端直接接地，造成护套环流或感应电压过高，对电缆运行过构成严重威胁。

2.常见的试验方法及问题
2.1常见的试验方法
1.）分段法
拆去所有交叉互连箱内的连接铜排，把电缆护套分解成单段电缆，逐段作直流耐压试验。

2.）短接法
拆去所有交叉互连箱内的连接铜排，把同轴电缆内外导体短接，逐相作耐压试验。

3.）保留交叉法
拆去所有交叉互联箱内的保护器连接铜排，保留交叉互连铜排，整段电缆作护套直流耐压试验。

2.2存在的问题和不足
2.2.1以上常用的试验方法（分段法、保留交叉法）在作耐压试验的时候，没有同时将试验段两端接地箱中其他的接地端子作接地连接，因此不能对绝缘接头的分断绝缘做出检测；或者回避了分断绝缘检测（短接法）
在高压电缆线路中金属护套的对地绝缘（电缆护层、接头护层、接地线、接地箱绝缘板）都是在工厂内加工完成的，可靠性较高；而绝缘接头的分断绝缘则与现场施工有关，出现错误和缺陷的可能性较大。

例如：
接头预制件可能误用直通产品；预制件绝缘分断处绕包带材发生失误；绕包铜网与铜壳之间没有专门绝缘；铜壳绝缘筒内外壁被石墨涂层污染、绝缘筒外防护不好，外部浸水；同轴电缆芯线屏蔽层处理不良、同轴电缆芯线与外层导体间绝缘缺陷；交叉互连箱内连接次序错误、箱内绝缘板受潮或浸水；内置光纤的处理不当等。

以上现象都会影响到绝缘接头的分断绝缘。

2.2.2以上常用的试验方法往往将交叉互联拆开，自然无法在耐压试验的同时检测交叉互联的正确性。

必须在耐压试验完成后重新检查交叉互联顺序的正确性。

2.2.3以上常用的试验方法接地箱拆装试验工作量大。

如果不能有效的检测绝缘接头的分断绝缘或交叉互连的次序，会使施工中的错误或缺陷留存在线路中，为线路运行留下隐患，往往运行中才能暴露出问题，甚至导致重大事故发生。

例如某地，线路运行后接地电流异常，且极不平衡，停电检修才发现
（下转第238页）
交叉互连接线次序错误。

又如某地，线路运行三年后，接地电流异常增大且极不平衡。

停电检修发现一接头玻璃钢壳内，同轴电缆的两个接线端子贴在一起，绕包在端子上的绝缘带子较薄，在线路运行过程中因机械挤压和过电压的作用而击穿，绝缘接头变成了直通接头。

类似的问题在竣工验收时如果能全面的作护套试验，就能够发现，从而避免事故的发生。

3.全面检验的护套耐压试验方法
经过对各种试验方法的分析总结，下文讨论一种更全面的试验方法。

图片4 试验接线示意图
3.1试验方法
3.1.1将所有交叉互连接地箱的保护器连接铜排拆掉，断开接地线端子与地的连接，保留交叉互联铜排，将直接接地箱内接地线与接地排分别绝缘隔离。

根据交叉互联接线的组数，判断首端和末端相位的对应关系。

如图示：一组交叉互联 A—C；两组交叉互联 A—B；三组交叉互联 A —A.依次类推。

3.1.2在线路两端的接地箱内将非试验相全部接地。

如图示：在首端将B、C相接地，在末端，将A、C相接地。

3.1.3在试验相上加直流电压。

例如：A相加高压。

3.2结果判断
这种方法可以全面的检查接地系统的对地绝缘、分断绝缘和接线方式。

结果常有以下几种情况供判断：
如果三相耐压试验均通过，则表明该线路交叉互连系统没有问题。

如果某相耐压试验通不过，首先拆除远端接地箱内另两相对应相的接地线。

再次作试验，若通过，则表明交叉互联接线次序上可能出现了错误。

如果某相试验仍然通不过，要继续拆去首端接地箱内另两相的接地线，再次作试验。

通过，则表明分断绝缘可能出现了问题。

如果某相试验还不能通过，则表明该相护套对地绝缘出现了问题。

根据以上分析，加上绝缘电阻和泄漏电流的参数，很容易判断问题的类型。

具体要判断故障的位置，属于另一个问题，本文不再讨论。

3.3该试验方法的特点：
3.3.1彻底全面检查交叉互联接地系统的对地绝缘、分断绝缘及接线次序，不留问题死角；
3.3.2不拆箱内交叉互联铜排，同时全线检测，大大降低试验工作量。

3.3.3试验时，加电压和加挂接地线均可在终端处进行。

中间接地箱临时封闭，人身安全性高；避开隧道或地下接头井内通讯不畅的问题，试验联络通讯方便；减少人员来回走动，提高工作效率。

3.3.4采用这种试验方法对直流耐压试验设备的容量提出了要求，因为大多数的直流电源容量较小，而全线护套耐压试验因线路增长，泄漏电流大，需要较大容量的直流耐压试验设备。

我们在实际试验中采用上海慧东电气设备有限公司生产的HD-2008护套故障定位电源，在10kV下的输出电流超过30mA，能够满足全线耐压试验和故障定位的容量要求。

4.结论
综上所述，交叉互联接地系统金属护套的对地绝缘和分断绝缘对于维持系统接地方式、保证系统正常运行都非常重要。

在电缆护套耐压试验时应全面考虑，本文中讨论的方法能全面快速的检查护套绝缘系统中的缺陷。

作者简介：马永红(1984)，男，大学本科，助理工程师，从事电力电缆施工技术工作。

聂江华（1983），男，大学本科，助理工程师，从事电力电缆施工技术工作。