110kV电缆金属护套接地方式的几点探讨

110kV电缆金属护套接地方式的几点探讨

110kV电缆由于均采用单芯结构，其金属护套的接地方式相比于三芯电缆有其特殊性，不能简单沿用三芯电缆的两端直接接地的方式。又由于110kV系统中性点直接接地，单相接地短路电流很大，又影响着系统中电缆金属护套的接地方式及其消除工频感应电压的应对措施。本文主要立足于对规程的理解，并没有创新之处，欢迎各位指出不妥之处，共同探讨。

电力电缆的现行设计标准主要是GB 50217-2007《电力工程电缆设计规范》，该版设计规范于2007年10月23日发布，于2008年4月1日实施，与金属护套接地方式有关的条文主要是4.1.10 、4.1.11 、4.1.15 、4.1.16 ，其中4.1.10对金属护套的接地设计原则作出了规定，4.1.11针对不同的情况规定了具体的接地方式，4.1.15对回流线的设计原则作出了规定，4.1.16对回流线的选择和设置作出了规定。

07版规程相比于94版规程，把正常感应电势容许值由100V提高至300V，其积极意义是可以增加单段电缆的长度，从而减少电缆接头，既有利于降低工程造价和缩短工期，又有利于增强电缆线路的可靠性，而且电压等级越高，其效益越明显。在目前的电缆制造水平和运输条件下，以110kV电缆单盘长度800米计算，其正常感应电势不可能超过300V，所以4.1.10条都能满足。

由4.1.11可以看出，规程中提出了四种不同的金属护套接地方式。分别是：方式一：一端单点直接接地。只有一段电缆且满足4.1.10的要求时采用这种一端单点直接接地方式。

方式二：中央单点直接接地。只有两段电缆且满足4.1.10的要求时采用这种中央单点直接接地方式，

方式三：交叉互联接地。当整条电缆线路可以分割成大致均等的3段或3n段时采用这种方式。此时，每3段构成一个循环，两个中间接头做成绝缘接头以便于交叉互联，两端的终端（或直通接头）的金属护套直接接地。这种接地方式就是通过三相护套的换位使金属护套的感应电势在矢量上构成一个闭合的三角形，从而使其两端的电势差为零，等同于三相电缆的护套结构。从而可以把每个交叉互联单元的两端的金属护套直接接地而不会产生环流。

当然，由于各种原因，每个交叉互联单元中的三段电缆的长度不可能完全相等，以及由于三相电缆的排列方式不可能完全对称，导致其感应电势不可能完全为零，环流在一定程度上存在。但由于这种接地方式安全可靠，只要每段电缆长度的长短差值不超过一定限值，环流值可以接受，就应该采用这种交叉互联接地方式。

方式四：两端直接接地。这种方式在常州电网基本没有采用的必要性。

4.1.15条对回流线的设置原则作出了规定，从条文中可以看出，回流线只是在单点直接接地的情况下才有可能需要设置，也就是方式一和方式二需要考虑回流线的必要性，而方式三则不需要考虑。这也是交叉互联系统的优势之一，其原因就是单相接地短路电流可以通过交叉互联系统的电缆金属护套构成回路，抵消磁链且没有地电位升高的弊端。

系统单相接地时，短路电流通过大地构成回路，单点直接接地的电缆由于短路

电流无法通过电缆的金属护套而只能以大地为回路，所以电缆金属护套的不接地端的工频感应电压较高，其计算公式为：

我们举例计算：

ρ一般取20～100，

当ρ＝20时，D＝417m

R取1Ω

Rg＝0.0493

r s取0.045m

电缆长度以400米计算

以单相接地短路电流值10kA计算

U SA=｛1+〔0.0493+j4*50*3.14*10-4*ln(417/0.045)〕*0.4｝*10

＝(1.02＋j0.23)*10

=10.2+j2.3

=10.45 （kV）

（注：本计算式中所取数值均比较保守，接地电阻和短路电流的实际值均大于此）110kV电缆的护层电压限制器的工频耐压一般为6kV（这是与110kV电缆护层工频耐压相匹配的），可见，当单相接地短路电流仅为10kA时，400米长的电缆在系统单相接地情况下的工频感应电压就已经超过了电缆护层和护层电压限制器的

工频耐压，必须设置回流线。

这也说明了另一个问题，当交叉互联系统不按照完整的交叉互联方式运行时，即：只在一端直接接地而另一端设护层电压限制器时，由于其电缆长度一般在一公里以上，其系统单相接地时，护层的工频感应电压将大大超过护层耐压和护层电压限制器的耐压，甚至设置了回流线后仍旧不能解决问题。

综上所述，得出以下结论：

1、交叉互联系统的两端金属护套必须同时直接接地。

2、如果由于实际条件限制（如接头井位置无法满足要求）导致电缆分段长度

差距太大而不能采用交叉互联方式时，必须改为方式一或方式二的接地方

式并设置回流线。

3、金属护套单点直接接地时（即方式一和方式二），必须验算在系统单相接地

情况下的护层感应电压，以确定是否需设置回流线。以常州电网的短路容

量和正常的接地电阻而言，回流线是必须的，除非电缆长度非常短。

另：

1、由于护层电压限制器（护层保护器）的使用比较规范和统一，所以本文没有涉及护层电压限制器的探讨。

2、本文没有对护层感应电压的计算公式进一步展开，也没有举例说明设置回流线后护层感应电压的改善程度，大家可以研读GB 50217-2007《电力工程电缆设计规范》及其条文说明。

3、参考文献：《交联聚乙烯电力电缆线路》江日洪主编