对110kV及以上高压电缆线路的接地系统分析

姚崇杰

摘要：高压电缆的的线路问题关系着整个电力系统的安全接线的问题，尤其是高压电缆中的接地线路更应引起有关部门的重视。本文中作者主要针对110kV及以上的高压电缆的接地问题进行探讨，从高压电缆的接地安装的各个方面来进行探究。

关键词：高压电缆；接地电流电缆；接地方式

TM862

中图分类号：O52 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）03-0326-2

一、前言:

自高压电缆的广泛应用至今，各相关技术人员在施工中的技术应用的过程中总结了很多实践经验。但是，我国对110kV及以上高压电缆的接地还有很大的发展和完善的空间。

二、高压电力电缆接地分析

低压电缆在使用的过程中存在着这样一种情况，即低压电缆的导体内通过电流时会在其周围产生感应电压，从而干扰继电保护系统的正常运作，造成安全隐患，所以，一些小型的变电站和变电所为了防止这种安全事故，在设置电缆时，均采取带屏蔽铜网的电缆，因为这种电缆可以有效的减弱周围电压，并且具体的电缆型号的选择要按照我国的低压电缆方面的相关规定严格执行。否则一旦出现事故，就会造成供电系统的运行障碍，从而威胁工作人员的人身安全。

高压电缆虽然相较于低压电缆更为危险，但是这种基础的安全接地操作中的注意事项与其是基本相同的，即高压电力电缆同样存在运行中的一系列问题，这些常见问题按照运行顺序可以表示为：首先，是敷设时的电缆外在保护装置的选择问题。其次，电缆使用过程中的电流运行的问题。再次，高压电缆的接地的处理上的问题。因为高压电缆的跨度长，所以出于造价的考量，一般施工中会尽可能少的使用护套环流的方式，而采用金属护套。这也是该文中主要论述的问题之一。

高压电缆线路的接地方式有下列几种：

1.金属护套总长中的一端或者任意一点接地，这样形成的接地效果是：金属护套阻断了高压线路中的电流的环流，但是不影响短电缆中的电流的正常运行。

2.如果金属护套总长中的任意两点接地：则这个时候会形成电路的整体环流，但是这种环流的缺点是通过的电流量小，一般适用于负荷量不大的电缆线路，重荷载量的线路不宜使用，会造成电压过大，造成短路；

3. 金属护套的交错接地：具体的操作方法是，在金属护套的两端与大地回路相连的基础上，在电缆的中间部位用绝缘胶带交叉相连，这样做的目的在于阻断电缆中的电路环流，所以这种连接方式的结果是：电路内无电流的环流，根据这个特点可以推断出该交错的接地方式适用于长电缆线路。

4.将电缆的两端位置互换，然后再交叉接地：使用这种方法的前提是电缆金属感应电压必须小于五十，一旦电压大于或者等于五十，则必须进行相应的检查，一旦发现故障原因，应立即予以解决。

5.将电缆按照三比七的比例设置：这种安装的优势在于，回流线的设置按比例铺设，有利于改变电缆中电流的回路。

综合分析了以上五种方法，我们发现第一种方法即一点接地的方法更适用于高压电缆的安装，因为这种方法便于计算电路中的电压值。

三、金属护套一点接地方式下产生感应电压的计算

当电缆线路的长度大约在五百米或者小于五百米的时候，电缆护套可以选用一端接地的方法接地，另一端接出。

护套的其它部位对地绝缘，这样护套没有构成回路，可以减少及消除护套上的环行电流，提高电缆的输送容量。为了保障人身安全，非直接接地一端护套中的感应电压不应超过五十。

单相接地短路故障时，接地短路电流可以在受到阻碍后通过回流的方式流回到原系统的中点位置，尤其是接地网中的回流线发生故障的情况下，接地电流的绝大部分会通过回流线回流。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，因而装设回流线后可降低故障时护套的感应电压，这样不仅防止了回流线的回流，同时也防止了电缆线路附近的二次信号和通信用的电缆产生很大的感应电压。

3.1金属护套稳态过电压计算

根据我国的相关文件《电力电缆运行规程》中的规定，独芯电缆护层的其中一端接地时，护套不接地的情况下其正常感应电压一般不应超过六十五，这种规定是基于电缆的荷载量和运行原理制定的。而按照《电力电缆设计规范》中的规定，在护套不接地端的正常感应电压一般不应超过五十，该规定值之所以与前面的运行规定有出入，其目的在于保护施工人员和周围居民的人身安全，故一旦超过该规定值，虽然不违反运行章程的规定，也应视为过电压，而控制该值正是电缆分段的主要依据之一。

3.1.1金属护套的感应电势

金属护套的感应电势的结果随着电缆中心间的距离的增长而增长，所以，我们在实践过程中，应该事先计算好金属护套的平均直径，根据平均直径合理的选择电缆长度，以免增加多余的感应电势。

3.1.2各种排列敷设方式列举

工程实际中，三相电缆的排列敷设方式一般有等边三角形排列、水平排列、直角三角形排列三种，下面一一进行分析。

①、三角形排列时的感应电势

这时三相电缆敷设在等边三角形三顶点上，所以电缆的三个接地点上的的电势值相等。

②、水平排列时的感应电势

在电缆中心轴间距离相等的情况下，则三相平衡电流的数值也相等。

③、直角三角形排列时的感应电势与水平排列相类似，所以可以推算出其三相平衡电流数值也相等。

3.2工频短路时感应过电压

电缆金属护套单端接地时护套的感应电压取决于以下三种可能计算条件：

⑴、接地电流全部以大地为回路，则计算的过程中应该将电流的运行区间长度计算在内；

⑵、接地电流以回流缆或金属护套为回路，则在计算过程中应注重考量金属护套的直径；

⑶、接地电流一部分以大地为回路，另一部分以回流缆或金属护套为回路，即两者方法的结合使用，这种情况下的计算应该综合两部分电流的比例选取计算中的电压和电势影响因素。

值得一提的是，护套感应电压应该是以护套纵向感应电动势为主，但也要计及地电位升高的电压。

3.2.1接地电流以回流线或金属护套为回路

在安裝过程中，为了降低电缆金属护套的感应电动势，通常可在电缆线路近旁平行敷设一根回流线，安装中需要注意的是该回流线可一端接地，一端接出，但是切忌两端同时接地。当接地电流全部通过回流线时，电缆金属护套对回流线的感应电动势为回流线上的电压值，与接地电流中的电流值相等。

四、在实际工作存在的一些误区

4.1 认为高压电力电缆的铜屏蔽和钢铠的接地安装相同

这是最常见的安装误区之一，即高压电力电缆的铜屏蔽和钢铠一般都需要接地，但是由于两端接地和一端接地是不同的，所以在制作电缆终端头时，钢铠和铜屏蔽层应该焊接在一块，而制作电缆中间头时，钢铠和铜屏蔽层则有时焊接在一块，有时分开，焊接与否需要视具体情况而定，但是一般情况下，影响不大。

4.2实际应用注意的几个问题

在施工过程中，无论是施工人员还是技术管理人员，都已经认识到了电缆终端与电缆中间接头附件安装的重要性，所以，综合以往的高压电缆的故障情况，总结了一些常见故障的发生原因，并制定了相应的措施，希望在日后的安装工作中起到提醒和预防故障的作用：

⑴、电缆安装过程中，除了重视金属护套的安装，还要加强对于各种附件的管理；

⑵、加强对于高压电缆的故障原因的培训和宣传工作，使工作人员认识到高压电缆故障的理论实质，便于从根本上加强故障的预防。

五、结束语

综上所述，接地系统对于电缆特别是高压电缆的设置来说是非常重要的，随着我国各项建筑工程的增加，电缆工程的工程量也日益加大，如何在保证电缆正常的运行的情况下，丰富和完善接地系统的功能，是未来的高压电缆的研究和发展方向。施工过程中，我们应该根据具体的施工情况的不同，进行综合的考量，选择合适的电缆接地方式，才能保证电路的正常运行。

参考文献：

[1]袁锋.  浅谈高压电力电缆的接地方式[J]. 科技风. 2010(01)

[2]崔厚坤.  220kV高压电缆与架空混合线路保护通道的选择[J]. 江苏电机工程. 2010(03)