高压交联电力电缆在系统运行里的正确接地分析研究

2015-05-30向少斌

中小企业管理与科技·下旬刊 2015年3期

关键词：计算

向少斌

摘要：高压交联电缆在运行中会在金属屛蔽和铠装层中产生感应电压及电流，如果处理不当电缆会发热、增大损耗，严重的造成短路事故，接地引起燃烧。在电力系统中高压电缆的系统的感应电压的计算以及正确的施工接地就显得尤为重要。

关键词：高压交联电缆感应电压产生计算系统接地

问题：随着国民经济的快速发展，超高压、智能化、电脑、手机、高铁等领域都有了飞速发展，人们充分享受着高科技带给我们便利幸福生活。近年来我国高压电缆的发展无论从数量上还是质量均走在了世界的前面，但高压电缆对生产、运行等环节都提出了很高的要求，在广东电网某一高压电缆运行中发生某一单相电缆发热严重，至短路。现场解剖查看，绝缘线芯完好，铜带上有灼伤未透，其余部分均约伤炭化，由此可见烧伤是由外向里烧，对于这种烧伤模式，造成电缆烧伤的电流从何而来呢？原因分析如下：

1 是否由电缆附件发生中间接头主体击穿故障导致

1.1 现场对电缆附件进行解体

①外部保护情况：解剖开三个接头后发现，不管是铜外壳的安装，地线的连接，还是灌注防水绝缘胶等都符合相关的规范标准。

②击穿现象：通过解剖接头后发现，接头主体上存在击穿故障点。

③安装工艺尺寸：解剖开接头主体，检查测量电缆开剥尺寸以及断口和绝缘的打磨处理、压接导体后导体间的长度、搭接尺寸等，结果显示各尺寸都是符合相关规范标准的。

1.2 供应商生产过程追溯及问题排查

①解体后，广东电网有限责任公司物流服务中心组织供应商对其产品的原料检验、生产工艺和试验设备等各个方面进行了详细的排查，结果显示该产品的原料是“道康宁”液体硅橡胶，该原料的各项指标和性能如生产过程、进厂检验等都符合相关规范标准。

②供应商所采用的道康宁硅橡胶材料一直都是公认的优良原材料，具有很高的绝缘性能，体积电阻率≥1015ω.cm，1mm厚硅橡胶材料能耐受电压≥23kV实测值26.86kV。同时其110kV中间接头经过了出厂试验，各项指标和性能都是符合相关规范标准的。

③分析解剖情况发现，安装工艺、电缆开剥尺寸及处理、以及接头主体的搭接尺寸等都符合相关的规范标准。

④从接头的设计结构上分析，该接头在正式投入到市场之前是经过质量检验的，完全符合相关的规范标准，并且该接头设计结构的应力控制曲线也是得到了论证的，通过出厂试验分析是完全符合相关规范标准的。另外，该供应商的110kV接头从开始生产到现在，被使用到了很多地方，至今没有发现一起由于该接头异常而发生的运行故障。

综上所述，可以排除由于电缆附件的质量问题导致的电缆有灼烧的现象。

2 線路系统接地是否有问题

2.1 系统接地的要求

①正确认识和掌握保护接地的两种保护方式的不同点和使用范围。TT系统和TN-C系统是两个具有各自独立特性的系统，虽然两个系统都能够很好地起到保护接地的作用，但是两个系统对保护措施上的要求是完全不同的。在实际的应用过程中必须正确认识和掌握保证接地的这两种保护方式，在同一配电系统中绝不能同时采取两种保护方式，只能单独采用一种保护方式。这是因为如果两种保护方式同时应用于配电系统中，一旦接地保护的设备出现异常情况，零线的对地电压就会升到很高的数值，在这种情况下，所有受保护的设备就会受到很大的影响，带上与零线的对地电压相同的电位，那么裸露在外面的设备外壳金属部分自然也就会带上很高的对地电压，严重威胁了使用者的生命安全。另外，由于使用人员的生命安全和保护接地是否安全有着直接的关系，必须让使用者懂得什么是保护接地，并且能够正确区分接地与接零保护的不同点，只有这样自身的生命安全才有保障，出现运行事故和安全事故的概率才会降低。

②如何正确选择和使用接地保护与接零保护。首先应该意识到接地保护恶化接零保护的作用是一致的，都是为了保护相关电气设备的正常运行和保护使用者的生命安全，都属于保护接地的范围。在此基础上应该通过分析接地保护和接零保护之间的区别和使用范围，正确选择和使用接地保护和接零保护。具体应做到保证受电端建筑物内的各个环节和步骤都是符合相关规范标准和要求的，对新建或改造的客户建筑物的室内配电部分，实施以局部三相五线制或单相三线制，即在传统配线的基础上，分别各增加一条保护线接入到客户每一个需要实施接地保护电器插座的接地线端子上，取代传统的配电模式，只有这样才能充分地发挥保护接地的作用。

2.2 TT系统接地保护线（PE）的设置要求

由于用户的配电系统是TT系统时，只能采取接地保护方式，所以如果当用户所在的配电系统是TT系统时，用户应该依照相关的规范标准的要求，在室外埋设人工接地装置，只有这样才能满足接地保护的接地电阻值的要求就能满足接地电阻的阻值要求。然后用直径≥φ8的圆钢焊接后引出地面0.6m，再用同引入的电源相线同等材质和型号的导线连接到配电盘的保护线（PEE）上。

通过现场排查分析，专家组认为线路在运行中在金属屏蔽和铠装层上产生了感应电压和感应电流。感应电压、电流产生的原因：

当电缆在交变电压下运行时，导体中通过的交变电流会产生交变磁场，磁场产生的磁力线与导体相连，同时也与金属屏蔽及铠装层相通，这样在金属铠装层就产生感应电压。如果在实际施工过程中将金属护套两端接地，则会在金属护套中产生感应电流（环流）。

感应电流的大小与导体中通的电压、电流大小，电缆长度、排列有很大关系，如果不做正确处理，就会造成感应电压过高而烧毁电缆，所以对感应电压进行计算并采取有效的措施是有益的。高压电缆金属屛蔽层（护套）中感应电压值：两根单芯电缆组成单相回路护套电感和线芯计算方法相同，且金属护套厚度比线芯直径小的多，其内感忽略不计

3 高压电缆金属护套接地

为了更好地解决好系统线路中金属护套上产生的环形电流及感应电动势，确保系统稳定可靠安全运行，就必须对电缆采取正确安全的接地形式。

3.1 一端接地

电缆线路不长时（约500M以下）可采用这种一端直接接地，通常在终端头位置接地。另一端通过电压保护器接地，电缆护套对地绝缘，这样护套内没有环流损耗，运行安全。

特别注意的是由于电压会随着电缆线路的增长而升高，并且会影响电缆非直接接地端产生的感应电压，使其升高，因此为了保证人身安全，应该把该感应电压控制在50V内。

3.2 中间接地

当电缆很长时，可以采用对金属护套中间直接接地后，两端经过电压保护器接地，可以把一端直接接地，电缆长度增大一倍，接线方式和原理与一端接地一样。

理论上说这种接线方式适用各种长度的电缆，但是电缆线路很长时，采用这种方式系统上也会有很高感应电压产生，除了采用上述方法外还可采用金属护套的交叉互联（换相），以降低感应电压，这在高速铁路施工上用的较多。

3.3 两端接地

金属护套采用两端接地方式，适用于电缆较短，其传输有较大裕度，感应电压小的线路，由于两点接地，可产生环流，故不推荐这种方式。

3.4 三芯电缆接地

由于通过三相交变电流对称，故相量为零，金属屏蔽层中感应电压相量和也为零，从而不会在金属护套上出现环流及感应电压。按施工规范要求做即可。