电缆金属护层接地系统分析

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摘要：以某市政工程为例，基于理论计算和实际测量分析金属护层接地系统最优配置，发现受制于现场环境的原接地系统存在部分电缆接地环流过大、护层电压超过规定值的问题，危及运行人员安全。根据相关规程规范和计算推演，提出了接地系统变更方案，并就安装工艺、防水措施等方面进行了改进。

关键词：输电电缆；金属护套；接地环流；感应电压

随着电网系统的发展，110kV交联聚乙烯单芯电缆得到广泛应用。与具有良好磁屏蔽的三芯电缆不同，运行中的单芯电缆产生的交变感应磁通与金属护套交链，会在金属护套中感应出感应电动势。当电缆的金属护套两端与大地形成回路时，金属护套中流过的电流会使电缆发热，大大减小了电缆的载流量和电缆的运行寿命。根据GB50217—2007《电力工程电缆设计规范》规定，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（未采取能有效防止人员任意接触金属层的安全措施时）不得大于50V；除上述情况外，不得大于300V，并应对地绝缘。本文以南通供电公司跃龙路－啬园路电缆改造工程为实例，分析110kV金属护层接地系统，探究系统的优化和改造方案。

1工程概况

南通供电公司跃龙路（世纪大道－长江路）、啬园路（城山路－园林路）110kV电缆迁移工程是2017～2018年市政重点工程，工期45天，停电时间8天，改造电缆长约5．2km，共计接地点9处，如图1所示。经实际测量，各接地点间电缆长度及接地类型见表1。

2接地系统设计优化

结合理论分析和现场测量结果，可采取以下措施来优化110kV单芯电缆的接地系统。（1）针对接地点＃1、＃3的感应电压超标问题，采取的措施是保直保接地方式，即取线路中间部位单点直接接地，两端经电缆护层电压限制器接地。通过中间点直接接地，护层的电压降为原来的一半，如图2所示。（2）针对交叉互联段不等长造成接地环流过大的问题，采取的措施是在最长段截取与后两段同长度的电缆，破开外护套后安装一组直接接地箱，并将＃6接地点原直接接地箱更换为保护接地箱，如图3所示。（3）在实际交叉互联施工中，常出现同轴电缆护层换位错误，使三相电缆不能完全换位，导致被换位的三段电缆金属护套中的感应电流方向一致的事件。这种情况下，110kV临军线中＃7～＃9接地点最高电压将达到121V，超过规定值，严重影响电缆的载流量，危及电力施工人员的安全。一旦发生同轴电缆交叉互联的接线错误，就很难通过常规手段检测出来，即使发现运行中的电缆有此类情况，排除故障的代价也很大。为此，在施工过程中应重点检查交叉互联电缆的连接状况。利用色标、编号等方法确定三相的位置。施工完成后应进行护套感应环流试验，以确定交叉互联换位的正确性。（4）南通地区地下水位较高，且目前的电力井防水工艺达不到二级抗渗标准。原设计采用保护接地箱、交叉互联箱与电缆接头共井的方案，一旦后期运行过程中，上述接地箱进水后，就会造成保护接地电阻被短路、交叉互联系统被破坏，最严重时相当于电缆金属护套两端直接接地，产生接近于负荷电流的接地环流。为此，本工程进行了设计变更，将电缆护层保护箱设置到地面。

3结语

（1）金属护套环流。该电缆金属护套与大地不构成回路，金属护套上只有感应电压，没有感应电流。接地方式的改变，不影响电缆金属护套上的电容电流大小（只与电缆结构参数有关），故优化后的电缆金属护套环路电流就等于其电容电流。而实测结果也表明，电缆金属护套环路电流很小，仅为1．7A左右。（2）金属护套感应电压。投运当日实测，最长线路的感应电压为28．4V，小于50V，采取一定的绝缘措施后满足安全要求。从运行历史记录看，该线路历年负荷率不超过50％，因此正常运行情况下感应电压不到28．4V的一半。其它电缆线路正常情况下的最大感应电压都不超过50V。

参考文献

［1］DL／T522—2016城市电力电缆线路设计技术规定［S］．

［2］GB50168—2006电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范［S］．

作者:龚灯才 孙逸伦 尹海海 袁婷婷 单位:国网江苏省电力有限公司南通供电分公司