高壓單芯電纜金屬屏蔽層及接地問題探究

高壓單芯電纜金屬屏蔽層及接地問題探究摘要：按照現(xiàn)有國家有關(guān)標準規(guī)定，電力電纜屏蔽短路試驗由制造廠與用戶考慮電網(wǎng)實際短路條件確定；中壓電力電纜標準缺少關(guān)于金屬屏蔽截面積的規(guī)定，制造廠一般都沒有對電纜的金屬屏蔽層進行短路熱穩(wěn)定試驗；在實際招投標過程中，往往缺少對電力電纜金屬屏蔽的截面積的明確規(guī)定，雖然單芯電纜的使用提高了單回電纜的輸送能力，減少了接頭，方便了電纜敷設(shè)和附件安裝，但高壓單芯電力電纜在敷設(shè)安裝中還存在一些問題。關(guān)鍵詞：高壓電力；單芯電纜；金屬屏蔽層；接地問題；探究引言：高壓單芯電力電纜線路金屬屏蔽層或金屬護套上感應(yīng)電勢的幅值，與線路的長度和電流大小成正比關(guān)系。當電纜越長或電流越大時，感應(yīng)電勢疊加起來就越大，會危及人身安全和電纜絕緣安全；當高壓單芯電力電纜線路發(fā)生短路故障、遭受雷電沖擊或操作過電壓時，該感應(yīng)電勢很高，有可能擊穿金屬屏蔽層絕緣。高壓單芯電力電纜與統(tǒng)包電力電纜接地方式的不同三芯或四芯電纜都屬于統(tǒng)包電力電纜，其芯線在電力電纜中呈品字形對稱分布，若三相負荷平衡，則流過每條線芯的電流大小相等、三相電流矢量和為零，所以金屬護套或金屬屏蔽層上不會產(chǎn)生感應(yīng)電壓。然而對于單芯電力電纜，當線芯中有交流電流流過時，高壓單芯電力電纜在金屬屏蔽層或金屬護套上就會存有磁鏈，金屬護套或金屬屏蔽層兩端就會出現(xiàn)感應(yīng)電勢。如果把單芯電力電纜金屬屏蔽層一端接地，另一端不接地，當單芯電力電纜線芯有過電壓或雷電流波流過時，很高的沖擊電壓會出現(xiàn)在單芯電力電纜金屬屏蔽層不接地端；當電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，高壓單芯電力電纜的金屬屏蔽層不接地端因電力電纜線芯流過較大的短路電流，從而在金屬屏蔽層不接地端出現(xiàn)很高的工頻感應(yīng)電勢，如果電纜金屬屏蔽層的絕緣強度承受不了這種感應(yīng)過電壓的沖擊，那么電纜金屬屏蔽層的絕緣將被損壞，高壓單芯電力電纜上將會出現(xiàn)多點接地現(xiàn)象，形成環(huán)流，這就是統(tǒng)包電力電纜和高壓單芯電力電纜接地方式的不同之處。電纜金屬屏蔽層的規(guī)定額定電壓U0為1kV及以上的電力電纜，其絕緣層的外面應(yīng)設(shè)計有絕緣屏蔽，其作用是改善絕緣表面的電場分布、提供短路電流流通路徑。絕緣屏蔽由半導(dǎo)電材料加金屬帶或金屬絲組合組成，半導(dǎo)電材料除了改善絕緣層表面的電場分布以外，還起到消除絕緣層與金屬帶或金屬絲之間的氣隙的作用，金屬帶或金屬絲為短路電流提供流通路徑。金屬帶或金屬絲一般選用導(dǎo)電性能良好的銅材。金屬屏蔽層的截面積由系統(tǒng)的短路電流決定，若截面積太小，當短路電流通過時將產(chǎn)生過熱或燒斷，并損壞絕緣。所以，在實際應(yīng)用電力電纜過程中，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的單相對地短路容量大小，選擇合適截面積的金屬屏蔽。GB/T12706.2-2002附錄G規(guī)定，銅絲屏蔽由疏繞的軟銅線組成，其表面應(yīng)用反向繞包的銅絲或銅帶扎緊，相鄰銅絲的平均間隙應(yīng)不大于4mm，任何兩根相鄰銅絲間隙應(yīng)不大于8mm，銅絲屏蔽的標稱截面可根據(jù)故障電流容量要求選用；銅帶屏蔽由一層重疊繞包的軟銅帶組成，也可采用雙層銅帶間隙繞包，銅帶間的平均搭蓋率應(yīng)不小于15%（標稱值），其最小搭蓋率應(yīng)不小于5%，銅帶標稱厚度應(yīng)按下列要求選用：高壓單芯電力電纜金屬屏蔽層接地方式3.1金屬屏蔽層兩端分別接地當單芯電力電纜線路在500m內(nèi)時，高壓單芯電力電纜金屬屏蔽層或金屬護套兩端接地方式一般采取一端直接接地，另一端通過保護器接地，高壓單芯電力電纜金屬屏蔽層對地沒有形成閉合回路，可以減少甚至消除環(huán)流，有利于提高單芯電力電纜的載流量和電纜運行安全可靠性。根據(jù)有關(guān)電力安全要求，非直接接地的一端金屬屏蔽層或金屬護套上的感應(yīng)電勢不能大于50V，當高壓單芯電力電纜與架空線路有連接時，連接端的金屬屏蔽層直接接地，另一端通過保護器接地。3.2單芯電力電纜金屬屏蔽層中點接地當單芯電力電纜線路在1000m內(nèi)時，在高壓單芯電力電纜線路的中間位置將單芯電力電纜的金屬屏蔽層剝開后直接接地。若高壓單芯電力電纜線路采取一端接地，其金屬屏蔽層上不接地端的感應(yīng)電壓將按照不大于50V進行設(shè)計；在高壓單芯電力電纜線路的中間位置將單芯電力電纜的金屬屏蔽層剝開后直接接地，在其金屬屏蔽層的兩端分別通過保護器進行接地。采取這種接地方式的高壓單芯電力電纜線路，可看成是兩個"一端直接接地，一端通過保護器接地〃的高壓單芯電力電纜線路互相連接在一起的安裝接線方式。假如高壓單芯電力電纜線路是一根無接頭的電纜，那么就在高壓單芯電力電纜的中間位置將電力電纜的金屬屏蔽層剝開，然后直接在高壓單芯電力電纜的金屬屏蔽層上接地（安裝接地裝置），同時必須做好防水處理。3.3高壓單芯電纜金屬屏蔽層交叉互聯(lián)接地當高壓單芯電纜線路長度到1000m以上時，高壓單芯電力電纜的金屬屏蔽層可以采用交叉互聯(lián)的安裝接地方式，把1根高壓單芯電力電纜線路等分成3個小段后交叉互聯(lián)起來，在每1小段電力電纜相連接之間安裝1個絕緣接頭，在電力電纜安裝的絕緣接頭處經(jīng)同軸電力電纜引出并經(jīng)交叉互聯(lián)箱后通過保護器進行接地，在電力電纜的兩個終端金屬屏蔽層分別直接接地，這樣就一根長電纜就形成交叉互聯(lián)段位的幾個小單元，這就是電力電纜金屬屏蔽層交叉互聯(lián)接地；如果電力電纜線路更長的話，在每個交叉互聯(lián)段位連接之間安裝直通接頭，金屬屏蔽層交叉互聯(lián)后通過直通接頭直接接地，交叉互聯(lián)接地不僅可以減小單芯電力電纜金屬屏蔽層上的環(huán)流，還可以提高輸電電纜的傳輸容量和載流量。高壓單芯電纜金屬屏蔽層接地的作用當高壓單芯電纜線芯絕緣損傷后對金屬屏蔽層發(fā)生短路時，短路電流會順著接地線流入大地，防止電纜起火。高壓單芯電纜金屬屏蔽層能將流過線芯的交變電流引起的電磁場屏蔽在絕緣線芯內(nèi)，有效減少電磁場給外界帶來的干擾。高壓單芯電纜在正常運行時電纜線芯雙屏蔽和金屬護套的電容電流有回路流入大地。當系統(tǒng)里運行中的高壓單芯電纜發(fā)生短路的時候，高壓單芯電纜的金屬屏蔽層能在有限的時間內(nèi)能為電力電纜承受一定的電流，防止系統(tǒng)運行中的高壓單芯電纜絕緣在過流情況下產(chǎn)生熱擊穿，造成電力事故引起大面積停電。總結(jié)：因為高壓單芯電力電纜與統(tǒng)包電纜接地方式本質(zhì)的區(qū)別，所以在施工中應(yīng)綜合考慮電纜載流量的變化、長度、降低工程造價等因素后再對高壓單芯電纜選擇接地方式，在確保高壓單芯電纜金屬屏蔽層上至少應(yīng)有一點接地的前提下根據(jù)實際情況選擇合適且經(jīng)濟性的電力電纜金屬屏蔽層接地方式，提高高壓單芯電纜安全運行的可靠性。單芯電力電纜應(yīng)以品字形布置以減少金屬屏蔽層上的感應(yīng)電勢。從消除環(huán)流損耗，不降低傳輸容量等考慮，提倡電纜金屬屏蔽層一端接地方式。參考文獻：羅景生.單回高壓單芯電纜非開挖定向鉆進穿越道路方案優(yōu)化分析[J].科技風,2018(33):87-88.吳明君，崔瑩凋揚，曲中直,姚緒洋.高壓單芯電纜絕緣偏心度對熱延伸性能的影響[J].科學技術(shù)創(chuàng)新,2018(28):36-37.楊勇.論高壓單芯電纜線路故障測距原理與保護措施[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊,2018,26(28):61-62.⑷詹勇,肖剛，陳舉斌,何世雄