浅谈单芯电缆金属套接地方式

田婷

摘要：电缆因其易敷设、可靠性等优势广泛应用于各行各业的输电系统中。但是单芯电缆金属套的过电压会导致电缆外绝缘层击穿，形成环流，影响电缆线路的安全运行。合理的选择单芯电缆金属套的接地方式，可以减小电缆外护层电压，提高电缆线路运行的安全性及可靠性。

关键字：单芯电缆;金属套接地方式;护层电压

1 前言

电缆由于其占地小（可直埋敷设于土壤中或是敷设于空气中，其线间绝缘距离小）、可靠性高（受气候和周围环境的影响小、传输性能稳定）并且具有超高压、大容量发展等优势条件，被越来越广泛的应用于各行各业的输电系统中。在输送容量比较大的工程中，通常会用到单芯电缆，但是单芯电缆金属套的接地必须要考虑其护层感应电压的问题，过高的护层电压不但对人和相关设备的安全产生影响，更重要的是，护层电压会产生护层环流，护层环流不但造成能量损耗，降低传输效率，还会使电缆温度上升，影响电缆寿命，并影响电缆的传输容量，还可能造成重大电力事故。所以通过合理的选择单芯电缆金属套的接地方式，将电缆金属护套的护层电压限制到一定数值内，对单芯电缆的应用至关重要，本文将对单芯电缆金属套的接地方式及护层电压的计算进行梳理介绍。

2 单芯电缆金属套的接地方式

交流单芯电力电缆金属套上至少应该有一端为直接接地，并且在任一非直接接地端的正常感应电压的最大值应该符合下列规定：

（1）当在电缆敷设的路由中，没有采取能有效防止人员任意接触金属套的安全措施时，其感应电压不得大于50V;

（2）当在电缆敷设的路由中，采取可靠的有效的防止人员任意接触金属套的安全措施时，其感应电压不得大于300V。

为满足以上要求，单芯电缆金属套接地方式可分为以下几种：

2.1当单芯电缆敷设线路不长，且没有采取防止人员接触电缆金属套的安全措施时护层电压不大于50V或是采取了防护措施不大于300V时，可以在单芯电缆线路一端单点直接接地或是在电缆中央部位单点直接接地。如图2.1.1及图2.1.2所示。

2.2当单芯电缆敷设线路较长，单点直接接地不能满足要求时，水下电缆、35kV及以下的电缆或是输送容量较小的35kV以上的电缆，可以采取在线路两端直接接地，如图2.2所示。

2.3当单芯电缆敷设线路很长，并且不属于2.2中介绍的情况时，则应采用交叉互联的接地方式，即如图2.3所示：划分适当的单元，且在每个单元内按3个长度尽可能均等区段，并且设置绝缘接头或是实施电缆金属套的绝缘分隔。

图中1表示电缆终端;2表示电缆中间接头;3表示护层电压限制器;4表示绝缘接头。

3 单芯电缆金属套护层电压的计算方法

通过第二节分析，想要合理的选择单芯电缆金属套的接地方式，首先需要计算出单芯电缆金属套护层电压。

交流系统中单芯电缆线路一回或是两回的各相按照常规配置排列情况下，在电缆金属层上任一点非直接接地处的正常感应电动势值，可按照下式计算：

Es=L×Es0

式中：Es-感应电势（V）;

L-电缆金属层的电气通路上任意部位与其直接接地处的距离（km）;

Es0-单位长度的正常感应电势（V/km）。

其中，Es0的表达式见下表3.1及表3.2。

表中：ω=2πf;r-电缆金属层的平均半径（m）;I-电缆导体正常工作电流（A）;f-工作频率（Hz）S-各电缆相邻之间中心距（m）;回路电缆情况，假定其每回I、r均等。

4 工程实例

结合110kV电缆实际的敷设工程，简单介绍110kV单芯电缆金属套接地方式的选择。

工程实例1：

某企业因其厂区内新建110kV变电站需要从上级220kV变电站取2路电源，采用电缆敷设，电缆线路长度为2520米，110kV电缆采用品字形排列，电缆规格为ZC-YJLW03-64/110kV   3（1x1000），经计算其电缆金属套护层电压为70.7V/km，由于其电缆敷设在可通行人的电缆通廊，并未采取有效防止人员任意接触金属套的安全措施，并且其电缆金属套护层电压超过50V，所以其电缆金属套应该采用交叉互联接地方式敷设。根据计算，电缆分2个单元的交叉互联，共分成6段，每段420米。

工程实例2：

工程实例1中由于电缆敷设路由长，为满足电缆金属套护层电压的要求，采用了交叉互联的的接地方式，而另一企业需要敷设2路110kV電缆，其电缆线路长度为1170米，110kV电缆仍然采用品字形排列，电缆规格为ZC-YJLW03-64/110kV   3（1x630），经计算其电缆金属套护层电压为58V/km，由于其距离较短，采用中间一点直接接地的方式，将电缆分成两段，其电缆金属护层电压则可均降至50V以内，故最终采用电缆中间一点直接接地的方式，线路两端分别设置护层电压限制器。

根据以上两个工程实例简单的介绍了如何在实际工程中选择合理的单芯电缆金属套的接地方式。在实际工程中，除了通过选择合理的电缆金属套的接地方式，以满足护层电压的要求，还可以应用一些电缆护层电流的监测设备，这样可以提早发现高压电力电缆线路中的潜在的故障，从而能够避免非计划性的停电，保证电力的正常供应。

在工程实例1中，该企业应用了电缆护层电流的监测设备，其在220kV变电站及110kV变电站分别设置智能直接接地箱，用来监测电缆金属护套的护层电流，从而提高电缆运行的可靠性。

5 小结

本文就单芯电缆金属套的接地方式进行了梳理，并且结合实际工程，对其应用进行了说明，合理的选择单芯电缆金属套的接地方式，对提高电缆运行可靠性至关重要，在实际工程中，设计人员应该提高重视。

参考文献

[1] GB 50217-2018 电力工程电缆设计标准