高压电缆交叉互联系统的3种优化接地方案

高荣贵

摘 要： 近年来，随着社会的发展，我国的电力行业建设的发展也有了进步。高压电缆因其可靠性、适应性强和占地少的优点，在电力系统中被广泛使用，是供电网络的命脉。而随之由电缆故障引起的事故和经济损失也日益增多，不但影响用户的正常生活，还会影响用户用电体验感，严重时还会给人们的生命形成巨大威胁。如果不能提前发现故障症状，出现故障时及时判断故障类型，准确找到故障点，就很难快速彻底解决高压电缆故障。为此，寻求便捷可靠的故障分析和准确定位的技术方法，减少因高压电缆故障引起的停电时间，提高供电可靠性十分必要。本文从高压电缆故障分析判断着手，简述目前高压电缆分析的技术手段，重点探讨泛在电力物联网在高压电缆监测及故障查找中的应用，以便为高压电缆故障分析及查找方面提供支持和指导。

关键词： 高压电缆;交叉互联系统;3种优化接地方案

【中图分类号】TM862     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）23-0174-01

引言：为了限制电缆金属护层感应电压，降低交叉互联接地方式下电缆护层环流，该文对护层接地方式进行改进，以适用于电缆线路的改造。基于交叉互联接地方式在实际应用中的缺陷，提出3种护层接地方式的优化方案：护层一端经补偿电感接地、交叉互联单端接地、逐段单端接地。利用PSCAD仿真软件搭建仿真模型，并对3种接地方式下不同运行条件的护层电压和环流进行仿真。理论分析及仿真结果表明：3种电缆护层接地方式可以有效抑制金属护层末端感应过高电压，且能降低线路改造后产生的护层环流，可作为今后工程实践的推广方向。

1 高压电缆常见故障分析

1.1 接地性故障

所谓的接地故障，指导体与大地的意外连接。在高压电缆运行过程中，接地故障的发生，会使其工作性能、潜在应用价值、电力生产效益等受到不同程度的影响，制约着高压电缆科学应用水平的提升，无形之中加大了其运行风险，导致供电计划实施中缺乏有效保障。同时，在接地故障的影响下，会使高压电缆的应用质量有所降低，给电力生产活动开展中埋下了一定的安全隐患。

1.2 断路性故障

高压电缆运行过程中，由于受到了人为破坏、自然因素等方面的影响，导致电缆某处发生了断裂现象，造成了断路性故障现象的出现，从而降低了高压电缆的运行质量。在这类故障的影响下，会使高压电缆无法正常工作，增加电力生产成本费用，影响着高压电缆的运行效果。

2 高压电缆交叉互联系统优化

2.1 交叉互联单端接地

传统的交叉互联接地方式不利于电缆线路的改造，电缆金属护层上往往会产生环流和较大感应电压。对传统的交叉互联接地方式进行优化，得到电缆交叉互联单端接地方式即可解决上述问题。交叉互联单端接地是指将电缆一端直接接地，另一端经护层保护器接地，中间部分接地方式保持不变。由于电缆护层只有一端直接接地，未直接接地的护层末端上会产生感应电压，当护层感应电压较高时护层保护器动作，可以起到护层过电压保护的作用。在正常运行下，由于护层保护器呈现高电阻状态，护层只有一端与大地相连，不构成回路，不会产生护层环流。与交叉互联接地方式相比，交叉互联单端接地系统需要敷设一根回流线。因为当电缆发生单相接地短路时，金属护层由于只有一端接地，无法为短路电流提供回流通道，短路电流将以大地作为回路，电缆护层会产生很大感应电压。装设回流线后，短路电流直接经回流线返回，回流线中电流产生的磁通会抵消一部分电缆芯线电流产生的磁通，从而降低护层感应电压，同时装设回流线还可以起到降低地电位升高的作用。而对于交叉互联接地方式，金属护层两端直接接地，护层本身即可起到回流线的作用，故不须敷设回流线。

2.2 逐段单端接地

为了能从根本上解决护层环流问题并适用于电缆线路的改造，除了采用交叉互联单端接地的方式外，还可以将传统的交叉互联接地改进成电缆逐段单端接地。电缆逐段单端接地实质上是电缆单端接地的串联形式，具体的方式是先将长电缆线路分成若干段，相邻两端电缆之间用绝缘接头连接，然后将每小段电缆金属护层的一端直接接地，另一端经护层保护器接地。与交叉互联单端接地一样，为了降低电缆发生单相接地短路故障时短路电流带来的危害，沿电缆线路同样需要敷设回流线。与交叉互联接地方式相比，逐段单端接地方式具有以下几处优点：①各小段电缆长度无需相等，在保证每小段电缆金属护层上的感应电压不超过50V的前提下，电缆长度取值范围灵活，而且电缆护层不会产生环流;②适用于电缆线路的改造，电缆经过改造后，逐段单端接地方式不会被破坏;③电缆接地方便，各小段电缆接地点相互独立，互不影响。对于电缆出线变电站，可将与变电站相连端电缆护层经保护器接地，减小变电站地网电压对电缆护层的影响。对于电缆—架空线的混合线路，将混合线路连接处的电缆金属护层直接接地，可以降低沿线路传播的过电压幅值。虽然逐段单端接地方式具有上述优点，但其明显的不足之处是极大地提高了线路成本。

结语：综上所述，在不同预防措施的支持下，有利于降低高压电缆运行故障发生率，高效地完成相应的生产作业，实现电力行业的可持续发展，保持其良好的生产状况及效益状况。因此，未来在提升高压电缆应用水平、改善其运行状况的过程中，应加深对其常见故障科学分析的重视程度，并在针对性强的预防措施配合作用下，实现对高压电缆的科学应用，避免其处于不安全的运行状态。长此以往，可使高压电缆在电力生产实践中的应用效果更加显著。

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