隨著我國電網(wǎng)改造的深入，大量的架空線被電力電纜取代,。電力電纜跟架空線不同,，它被埋在地下，運行維護較困難,，正確使用電纜，是降低工程投資,，保證安全可靠供電的重要條件,。在城市配電網(wǎng)絡(luò)中,，應(yīng)用最廣的是10 kV的電力電纜，一般是使用交聯(lián)聚乙烯鎧裝三芯電纜,，這種電纜金屬護套一般只需直接接地即可,。而單芯電纜金屬護套的接地和三芯電纜不同。現(xiàn)從單芯電纜使用過程中經(jīng)常被忽略的金屬護套的感應(yīng)電動勢,，現(xiàn)分析一起變電所單芯電力電纜金屬護套錯誤接地引起的故障,，并介紹實用的接地措施。

1 單芯電纜金屬護套過電壓和環(huán)流的產(chǎn)生

單芯電力電纜的導體中通過交流電流時,，其周圍產(chǎn)生的磁場會與金屬護套交鏈,，在金屬護套上會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。感應(yīng)電動勢的大小與導體中的電流大小,、電纜的排列和電纜長度有關(guān),。對三相等邊三角形排列的電纜，如果將金屬護套兩端直接接地,，就會在金屬護套中形成環(huán)流,，環(huán)流的大小與電纜相應(yīng)的長度，導體中電流大小有關(guān),。出于經(jīng)濟安全考慮,，在一些電纜不長，導體中電流不大的場合,，環(huán)流很小,，對電纜載流量影響也不大，是可以將金屬護套的兩端直接接地的,。

如果僅將電纜的金屬護套一端直接接地,，在正常運行時，電纜的金屬護套另一端感應(yīng)電壓應(yīng)不超過50 V（或有安全措施時不超過100 V）,，否則應(yīng)劃分適當?shù)膯卧O(shè)置絕緣接頭,。在發(fā)生短路故障時，導體中有很大的電流,，可能會在金屬護套上產(chǎn)生很高的過電壓,，危及護層絕緣，因此在電纜線路單相接地時,，在電纜的未接地端,，應(yīng)加裝過電壓保護器接地。

2 單芯電纜金屬護套的連接與接地

為了解決電纜金屬護套兩端同時接地存在環(huán)流,，和一端直接接地,，在另一端會出現(xiàn)過電壓矛盾的問題，電纜金屬護套應(yīng)針對電纜長度和導體中電流大小采取不同的接地形式。

電纜線路不長時,，電纜金屬護套應(yīng)在線路一端直接接地,，另一端經(jīng)過電壓保護器接地，如圖1所示,。電纜越長,，電纜非直接接地端產(chǎn)生的感應(yīng)電壓越高，為保證人身安全,，電纜在正常運行時,，非直接接地端感應(yīng)電壓應(yīng)限制在50 V以內(nèi)，在短路等故障情況下,，金屬護套絕緣的沖擊耐壓和過電壓保護器在沖擊電流作用下的殘壓,，配合系數(shù)不小于1.4。因此,，一端直接接地的接線方式適用的電纜不能太長,。




電纜金屬護套中間直接接地、兩端經(jīng)過電壓保護器接地,，是一端直接接地的引伸,，可以把一端直接接地電纜的最大長度增加一倍，接線方式和原理與一端直接接地一樣,。

電纜線路很長時,，即使采用金屬護套中間接地，也會有很高的感應(yīng)電壓,。這時,，可以采用金屬護套交叉互聯(lián)。如圖2所示,。




如果三相電流對稱,，那么電纜末端金屬護套感應(yīng)電壓就是零，可以直接將其接地,，而不會在金屬護套中出現(xiàn)環(huán)流,。感應(yīng)電壓最高的地方出現(xiàn)在絕緣接頭處，因此在此處應(yīng)裝設(shè)過電壓保護器,，同樣,，在短路等故障情況下，金屬護套絕緣的沖擊耐壓和過電壓保護器在沖擊電流作用下的殘壓配合系數(shù)不小于1.4,。如果把這樣一個交叉互聯(lián)接地,，看作是一個單元，由于該單元金屬護套是兩端直接接地,，所以任何長度的電纜,，都可以分成若干個單元,，理論上這種接線方式適用于各種長度的電纜。

以上兩種方式都需要裝過電壓保護器,，因此會增加運行維護工作,。如果電纜線路很短，傳輸容量有較大的裕度,，金屬護套上的感應(yīng)電壓極小，可以采用金屬護套兩端直接接地,。金屬護套中的環(huán)流很小,，造成的損耗不顯著，對電纜載流量影響不大,，運行維護工作較少,。

3 接地方式的實施和運行效果

浙江余杭供電局110 kV閑林變電站#2主變35 kV電纜，電纜單相長度80 m,，電纜一端接于110 kV閑林變電站#2主變35 kV側(cè),、另一端接于#2主變電站35 kV斷路器側(cè)，分相敷設(shè)于溝體中,。該電纜金屬護層為鋼絲鎧裝結(jié)構(gòu),，與銅屏蔽同時在電纜兩端直接接地。電纜投運于2003年1月,。2006年6月13日,，110 kV閑林變電站＃2主變35 kV電纜A相，靠近主變側(cè)屏蔽線發(fā)熱達到73 ℃,，其余兩相為34 ℃,，靠近35 kV斷路器側(cè)C相屏蔽線發(fā)熱達71 ℃，其余兩相32 ℃,。檢修人員對該電纜屏蔽線進行了仔細檢查,，未發(fā)現(xiàn)異常情況，初步懷疑為電纜兩端的鋼絲鎧裝護層與電纜內(nèi)部銅屏蔽,、以及主接地線之間接觸不良,，金屬護層中感應(yīng)電流遇到高電阻后引起發(fā)熱所致。檢修人員將接頭處加強接觸,，并增加引下的銅接地線,，投入運行后發(fā)現(xiàn)，電纜靠主變壓器側(cè)屏蔽線A相97 ℃,，B相64 ℃,，C相110 ℃。超過電纜允許最高運行溫度,，被迫將該主變壓器停運,。

從故障過程來看,，電纜發(fā)熱主要是由于金屬護套感應(yīng)電壓形成的環(huán)流引起的。該電纜線路雖然較短,，但是工作電流較大,，正常情況達到300 A左右。所以采取兩端直接接地的方式是不妥當?shù)?，金屬護套中的環(huán)流會引起電纜發(fā)熱,，由于在接頭處電阻較大，所以在發(fā)熱較嚴重,，溫升較大,。故障處理方式也不妥當，接頭處加強接觸,，減少了整個回路的電阻,，增大了回路的電流，所以屏蔽線發(fā)熱,，不但不降溫反而溫度有所上升,。

經(jīng)過分析，檢修人員再次進行缺陷處理,，將該電纜原先的兩端屏蔽線直接接地方式,，改為僅靠主變側(cè)單端屏蔽線直接接地，對靠近35 kV斷路器側(cè)的屏蔽線采取保持一定距離,，分層截斷后,，進行絕緣帶包扎的處理方式，6月15日2時20分閑林變電站2#主變再次投入運行,。經(jīng)測量,，金屬護套無發(fā)熱現(xiàn)象，正常運行時的感應(yīng)電壓也在正常范圍內(nèi),。

故障的處理方式雖然解決了發(fā)熱故障,，但是為以后的安全運行帶來了隱患，在故障情況下,，可能在未直接接地端感應(yīng)出很高的過電壓,，危及金屬護套的絕緣。鑒于此,，隨后安排停電,，加裝了過電壓保護器。即采取了一端直接接地,，另外一端經(jīng)過電壓保護器接地的接地方式,。該電纜運行至今，沒有發(fā)現(xiàn)異常,。

電纜金屬護套的接地直接影響電纜運行,，金屬護套采取合適的聯(lián)接和接地方式,，不僅可以提高電纜載流量，降低工程造價,，而且對今后設(shè)備的運行維護都是非常重要,，因此在電纜線路設(shè)計施工中，應(yīng)特別注意金屬護套的接地,。此外,，對于單芯電纜，為減少渦流,，不應(yīng)采用未經(jīng)磁化處理的金屬鎧裝護層,。110 kV閑林變電站＃2主變35 kV電纜選用鋼絲鎧裝是不恰當?shù)模ㄟ^改正為金屬護套的接地方式,，電纜發(fā)熱量已經(jīng)控制在允許的范圍內(nèi)，所以未對電纜本身進行更換,。