摘要：近年來，隨著城市改造建設(shè)的加速、電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的改善，城區(qū)110kV電纜線路大量投入運行。110kV電纜線路以其設(shè)計壽命長、受外界自然條件影響小、日常維護工作量相對較小、不影響城市景觀等優(yōu)點得到了肯定。文章對110kV電纜護層接地方式及護層保護的措施進行了分析。

關(guān)鍵詞：110kV電纜線路；護層保護；接地方式；電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；電力系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM757 文章編號：1009-2374（2017）10-0200-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.101

當(dāng)過電壓在擊穿電纜外護層的絕緣部分之后，便會造成電纜金屬護層多個位置上出現(xiàn)故障問題，進而使得環(huán)流及熱損耗增強，甚至?xí)沟秒娏﹄娎|無法得到正常工作，并會對其使用年限造成不利影響。同時在故障出現(xiàn)之后，無法通過測尋、修復(fù)來進行解決，更無法通過停電檢修來進行解決，因此需要做好護層保護工作。

1 常見護層接地方式

1.1 單端接地

電纜的線路長度低于500m時，通常終端部分都是采取電纜金屬護套來實現(xiàn)將其中的一端直接接地，并把另外一側(cè)通過非線性的電阻保護器，從而完成間接接地處理，促使金屬護套對地處于絕緣狀態(tài)，進而防止有回路的問題產(chǎn)生。

1.2 交叉互聯(lián)

將電纜線路劃分成多個大段，并且再將每一個大段，劃分成均等的各個小段，在每個小段間，應(yīng)當(dāng)采取絕緣接頭的方式，使各個小段能夠連接，并且對于絕緣接頭上的金屬護套三相間，采用同軸電纜作為材料，同時借助接地箱連接片來做到換位連接，此外對于絕緣接頭來說，應(yīng)當(dāng)做好接地箱的安裝工作。

同時需要完成護層保護器的安裝工作，對于各個大段來說，其兩端對應(yīng)的護套應(yīng)當(dāng)做到互聯(lián)接地。

1.3 護套兩端接地

對于電纜線路來說，若是距離相對較短，并且傳輸功率不足時，那么對于金屬護套來說，能夠出現(xiàn)的感應(yīng)電壓便相對有限，所造成的損耗也十分微弱，從而不會對載流量產(chǎn)生較多的影響。在護套當(dāng)中存在的中點接地，真實情況是單端接地。對于電纜線路來說，當(dāng)距離比較長時，需要在電纜線路內(nèi)借助金屬護套來做到接地，并且在電纜兩端的位置上要做到對地絕緣，同時還要做好護層保護器的配置工作。

1.4 電纜換位金屬護套交叉互聯(lián)

金屬護套若是存在交叉互聯(lián)，那么就應(yīng)當(dāng)采用三相電纜作為材料來使得連續(xù)換位得以保證，從而使得三相電纜哪怕不是以水平形式排列，也能夠通過每個小段的換位來實現(xiàn)每個大段的全換位，使得感應(yīng)電壓的相量之和，得出的數(shù)值為零，就是代表基本上不存在環(huán)流。然而這一類型的連接方式只能夠在電纜換位空間內(nèi)加以運用與開展。

2 電纜單相接地故障情況下的金屬護層感應(yīng)電壓計算舉例

例如，110kV電纜線路若是處于單相接地，那么對其護層感應(yīng)電壓進行計算時，應(yīng)當(dāng)按照這一步驟進行：根據(jù)電纜線路所對應(yīng)的型號，便可以計算出路線的回路長度為690m，當(dāng)其發(fā)生單端接地，這樣在故障出現(xiàn)后，便可得出計算公式：

U=[R+（Rg+j2ω×10-4lnD/Rs）L]Id

式中：R代表接地電阻；Rg表示的是大地電阻；Rs代表的為電纜護套的半徑長度；L代表的是電纜護套的長度；D代表的是大地當(dāng)中的電流所穿透的深度；Id代表的為單相接地出現(xiàn)故障時候的電流；ρ代表的為土壤當(dāng)中的電阻率；f所代表的為電纜頻率。

這時單相接地電纜處于700A，接地的電阻值達到0.2Ψ，大地的電阻值處于0.0493Ψ/km，土壤當(dāng)中的電阻率為150Ψ·m，大地當(dāng)中的電流穿透深度處于1143.15m的時候，電纜的半徑為0.0827m，同時經(jīng)計算得知護套電壓值為1638+j2893V。那么根據(jù)計算公式可知，接地電阻若為0.2Ψ，單相接地電流若為7000A，對于長度為690m的電纜金屬護層，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢，便會在3kV上下，同時地電位可以上升到1638V。那么便可知曉對于110kV電纜線路，其對應(yīng)的接地電阻，應(yīng)當(dāng)處于極大限制。這是由于對于感應(yīng)電壓值來講，會與接地電流產(chǎn)生正比的關(guān)系，所以接地電流若是較大，那么金屬護層所對應(yīng)的電壓，也會上升到較高的值。

如果接地系統(tǒng)在安裝時，出現(xiàn)差錯或者在維護中出現(xiàn)檢測不完善的時候，都會留有隱患存在。比如說，回電纜線路若是采取四段敷設(shè)，則接地系統(tǒng)應(yīng)為單端接地和交叉互聯(lián)單元所構(gòu)成。如果出現(xiàn)安裝或者是檢修不到位的情況，便會造成絕緣接頭沒有達到交叉互聯(lián)，同時對于電纜金屬護層小段也呈現(xiàn)斷開狀態(tài)，此外，直接接地接頭，也沒有與大地進行接通。那么一旦發(fā)生單相接地故障，便會使得金屬護套感應(yīng)電壓出現(xiàn)疊加，進而在局部位置上使得護層電壓升高，從而對外護套造成嚴重危害，也許會造成更為嚴重的問題出現(xiàn)。

3 護層保護及限制護層過電壓的相關(guān)措施

3.1 110kV以上電纜通道的規(guī)劃與設(shè)計

對于110kV及其以上電壓等級的電纜通道，在規(guī)劃與設(shè)計時不僅需要滿足對應(yīng)要求，還應(yīng)當(dāng)滿足電纜埋設(shè)區(qū)域特征。通常需要在地勢上有所注重，避免地勢較低造成的積水問題出現(xiàn)，同時也要防止安裝在存在隱患或是施工的區(qū)域，從而避免存在破壞。在白蟻災(zāi)害較為嚴重的地區(qū)，還應(yīng)當(dāng)在防水、防腐、防火的同時，做好防蟻工作，從而防止出現(xiàn)破壞問題。

3.2 對電纜分段長度做到合理設(shè)計與計算

對于電纜來說，在分段時長度不應(yīng)當(dāng)太長，需要結(jié)合實際狀況與感應(yīng)電壓得出的值來做出劃分。在交流系統(tǒng)當(dāng)中，只有使電纜金屬護層感應(yīng)電壓處于正常值，方可完成單芯電力電纜的配置工作。同時在電纜截面選擇時，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工作電流在進行原則。對于沒有按照品字結(jié)構(gòu)，來對單芯電力電纜做出配置，當(dāng)一條通路配置大于兩個以上時，需要在感應(yīng)電壓計算出相互之間存在的影響。

3.3 提升護層感應(yīng)電壓的設(shè)計與驗算結(jié)果

當(dāng)護層感應(yīng)電壓處于故障與正常工作兩種不同情況時，得出的結(jié)果有著很大的差別。當(dāng)處于正常工作電流的時候，雖然護層感應(yīng)電壓是滿足標準要求的，但依舊需要通過驗算來查看當(dāng)故障問題出現(xiàn)之后是否有損壞問題出現(xiàn)。

3.4 符合電纜設(shè)計規(guī)范前提下采用新型外護套

為了能夠使電纜護層的厚度滿足技術(shù)層面的需求，在合理的情況下，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)貙π滦屯庾o套加以使用。目前認為是，當(dāng)電纜外護套的厚度達到4.0mm時，它的絕緣水平可以在長時間內(nèi)處于一個穩(wěn)定狀態(tài)。對于所用到的材質(zhì)來說，目前在江西這邊所用到的電纜材質(zhì)大多數(shù)為PE或者為PVC材質(zhì)，同時在外面會涂上一層石墨。對于PE材質(zhì)來說，其制作出來的護套有著較高的硬度，并且受到環(huán)境溫度變化的影響較小，而對于PVC材質(zhì)來說，其制作出來的護套硬度不強，同時會受到環(huán)境溫度變大所造成的影響。另外，還有其他多種形式的電纜外護套可以在施工中得到選擇與應(yīng)用。

3.5 按照規(guī)范來對電纜外護層實施檢測保護

電纜牽引力與測壓力，需要控制在既定范圍之內(nèi)，然后結(jié)合電纜通道的走向來完成施工方案的制定工作，并在敷設(shè)路徑上完成滑輪的布置。繼而再根據(jù)圖紙開展施工工作，這時電纜排列方式、分段長度需符合設(shè)計標準；敷設(shè)后需進行回填細沙，并做好耐壓試驗的開展工作，如果出現(xiàn)損壞等問題需要及時發(fā)現(xiàn)并做好處理

工作。

3.6 通道允許時應(yīng)用回流線

回流線增添之后，對于單相短路回流電流來說，不會流經(jīng)大地，而是會通過回流線得到返回。回流線的應(yīng)用，在單相接地當(dāng)中，會使外護層絕緣與保護器所受到的工頻過電壓，會與電網(wǎng)電位之間缺乏關(guān)聯(lián)性，對于回流線的磁通，會抵消接地電流時所產(chǎn)生的一部分磁通，進而使得電壓值可以得到降低。對于回流線當(dāng)中的阻抗，與兩端接地的電阻來說，應(yīng)當(dāng)和系統(tǒng)中最大零序電流與回流線感應(yīng)電壓進行匹配。

3.7 使地阻能夠達到標準要求

電力電纜線路保護接地，能夠?qū)﹄娏﹄娎|線路在運行時提供安全保障。對于電力電纜線路來說，不管是在工作與運行當(dāng)中，還是發(fā)生內(nèi)部過電壓、雷電過電壓以及出現(xiàn)接地故障，都應(yīng)當(dāng)以大地為回路，并運用電位鉗來對接地電位實施控制。接地電位和接地裝置所對應(yīng)的電阻值有著較大的關(guān)聯(lián)，同時接地電阻值也會因為入地電纜頻率及波形變化產(chǎn)生影響，另外也會與接地裝置對應(yīng)的輻射方式等條件存在著較大的關(guān)聯(lián)。這樣一來，接地電阻值若無法為電纜運行加以保障，那么故障發(fā)生時，接地電流會呈現(xiàn)極大程度的上升，甚至能夠達到幾百伏。這樣一來，由于出現(xiàn)地點位反擊，使得電力電纜外護層絕緣會被擊穿，并使金屬護層出現(xiàn)接地故障等問題，另外還會受到地點位上升的影響，造成電氣設(shè)備間出現(xiàn)相鄰反擊，從而不僅可能會帶來跨步電壓，也會容易導(dǎo)致人員傷亡事件的出現(xiàn)。所以在地理與經(jīng)濟條件有所保障的前提下，需對優(yōu)化措施做到有效運用。

3.8 加強環(huán)流監(jiān)測

電力電纜線路若是處于單端接地時，那么一般是沒有環(huán)流出現(xiàn)的，當(dāng)處于交叉互聯(lián)接地時，那么也會因為對稱排列使得三相環(huán)流能夠達到平衡狀態(tài)，通過環(huán)流檢測來與之前的記錄做出比較，這樣對于電纜護層當(dāng)中的問題便可實施有效處理。同時對護層絕緣水平還需不斷測試，當(dāng)出現(xiàn)參數(shù)不合理問題時便要及時更換。

4 結(jié)語

對于110kV電力電纜金屬護層過電壓保護來說，其會與電力電纜規(guī)劃設(shè)計工作、施工安裝工作、運行維護等各項工作相關(guān)。而對于這里面涉及到的所有環(huán)節(jié)，均需要嚴格把關(guān)，只有這樣方可使電力電纜線路得到長久運行。

參考文獻

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作者簡介：汪志明（1983-），男，江西婺源人，江西省送變電建設(shè)公司電力工程師，研究方向：項目管理。

（責(zé)任編輯：小 燕）