一起220kV电缆线路的交叉互联接地系统缺陷分析.docx

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一起220kV电缆线路的交叉互联接地系统缺陷分析

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摘要：220kV单芯电缆在三项交流电网中运行时，金属护套感应电压与其接地方式有关，可通过金属护套不同接地方式，将感应电压合理改善。本文以220kV曹辰线为例，首次结合金属护套交叉互联接地系统单相三接头缺陷处理情况，浅谈高压电缆金属护套接地方式应用，详细分析线路接地系统缺陷原因及消缺过程。

关键词：高压电缆交叉互联接地环流

0引言

天津电缆公司220kV兰光线于2011年10月27日投运，是220kV兰清道站向220kV光明桥站供电的线路，全线电缆排管敷设。电缆全长6770米，型号为YJLW03-127/220-1*1200mm2,全线共11组中间接头。

2019年4月22日兰光线A相本体故障，经故障查找判断故障点距离9号中间接头150米，故障恢复后，对兰光线进行带电检测发现，9#-10#，10#-11#两段电缆A相局放信号异常。2019年6月16日，更换9#-10#、10#-11#A相电缆，采取一换一方式更换中间接头3只，消除设备隐患。2019年7月3日，对兰光线进行带电检测发现，9#-10#，10#-11#两段电缆接地系统环流检测异常，怀疑为9#、10#、11#接头交叉互联系统中同轴电缆连接铜保护壳端接反导致。

1高压电缆金属护套的接地方式

1.1金属护层感应电压

随着城市电缆的开速发展，交联聚乙烯电缆得到大规模应用，而它的安全运行与金属护层的接地方式密切相关。电缆的基本结构一般由导体、绝缘层和护层组成，6kV及以上电缆导体外和绝缘层外还增加了屏蔽层。

对于三芯电缆，正常运行情况下其三相电流大小相等，相角120度，由于电流的磁效应产生的磁场相互抵消，只有很少一部分不平衡电流产生的磁场会在金属护套上产生感应电压，所以金属护套各点的电位基本相等，可以视作零电位。

对于单芯电缆，根据法拉第电磁感应定律，与导体平行的金属护套与导体电流产生的磁通相交链，在金属护套中产生纵向感应电压。感应电压的数值与电缆排列中心距离和金属护套平均半径之比的对数成正比，并且与导体负荷电流、频率及电缆的长度成正比。

1.2金属护层感应电压的影响

金属护层感应通过金属护套不同接地方式，改善感应电压。《电力工程电缆设计规程》（2007）规定：单芯电缆线路金属护层上一点接地时，任一点的感应电压不得大于50V；除上述情况外，不得大于300V,并应对地绝缘。

单行电缆金属护套如采用两端接地，金属护套感应电压会在金属护层产生循环电流，此电流大小与负荷电流大小密切相关，同时还与间距等因素有关。循环电流导致金属护套产生损耗，降低电缆输送容量，加速绝缘老化。

如果采用金属护套单端接地，另一端对地绝缘，虽然护套中不会产生环流，但当电缆线路较长时，过高的感应电压可能危及人身安全，并可能导致设备事故。为了减少单芯电缆线路对邻近辅助电缆及通信电缆的感应电压，多尽量采用交叉互联接线。

1.3金属护层接地方式

金属护套两端接地电缆如图一所示。在电缆线路不长（500米以下）、负荷电流不大时，金属护套上感应电压很小，造成的损耗不大，对载流量影响也不大，应用较少。

金属护套一端接地电缆如图二所示。在电缆线路不长（500米以下）、负荷电流不大时，金属护套上采用一端接地、另一端经保护器接地的方式连接，是金属护套不构成回路，消除金属护套上的环流。此外，为确保护套中感应电压符合标准，一端接地系统需装设一条沿电缆线路平行敷设、两端接地且交叉换位的回流线，起分流和磁屏蔽的作用。

图一金属护套两端接地电缆示意图图二金属护套一端接地电缆示意图

金属护套一端接地电缆如图三所示。在电缆线路稍长且无法分成三段组成交叉互联系统时，金属护套中点接地的方式是在电缆线路的中间将金属护套直接接地，可以视作金属护套一端接地的电缆线路的2倍。

图三金属护套中间接地电缆示意图图四金属护套沿线感应电压分布图

电缆线路较长时（1000米以上），金属护套应交叉互联。这种方法是将电缆线路分成若干大段，每一大段原则上分为长度相等的三小段，每小段之间装设绝缘接头，绝缘接头处金属护套利用同轴电缆进行换位。以图五为例，第一段A相连接到第二段C相，然后又连接到第三段B相，图四中可以看到金属护套沿线感应电压分布，II段两相感应电压向量合成后成曲线变化是由于合成向量在等边三角形内一端在等边三角形顶点，另一端沿对边移动，两端最大，中间最小。由于A、B、C三相的感应电动势相角差120°，三段电缆长度相等的情况下，则在一个大段中金属护套的三相合成电动势理论上为零。

图五金属护套交叉互联电缆示意图

金属护套交叉互联后，线路输送容量显著提高，因为此时金属护套起回流线作用，不需要装设回流线，此方