电力电缆屏蔽层接地方式探讨

摘要：随着电气行业的快速发展，大量的电力电缆的运行带来了金属屏蔽层电流过大等问题，导致电缆的运行效率变低，缩短了电缆的使用寿命，电缆屏蔽层可以通过正确的接地方式，有效的延长电缆的使用寿命，降低工程造价。基于此，本文就电气控制电缆金属屏蔽层接地方式进行分析与研究，促进其快速发展。

关键词：电力电缆；电缆屏蔽层；接地方式

中图分类号：C35文献标识码： A

引言

近年来，综合自动化技术在变电站中得到了广泛的应用。微机型二次设备要想在这样一个高强度电磁场、强电磁干扰环境下安全、可靠的运行，需要满足两个条件：一是这些二次设备应具有一定的耐受电磁干扰的能力；二是进入设备的电磁干扰水平必须低于设备自身的耐受水平，即要求尽量减少由控制电缆侵入的干扰和降低干扰信号的水平，选择合适的屏蔽和接地的方法。提高二次电缆抗干扰的防护水平，需要正确理解电缆屏蔽层的作用及屏蔽层应如何正确接地。

一、金属屏蔽层的作用

GB/T12706-2008规定1kV到35kV所有电缆的绝缘线芯上应附有金属屏蔽层，其中，电缆金属屏蔽层有以下作用：

（一）电缆在正常运行时金属屏蔽层可以通过一定的电容和电流。

（二）将电气控制中的电缆在运行时引起的电磁场屏蔽在电缆绝缘线芯内，有效的减少外界产生的电磁干扰，同时也起到限制外界电磁场对电气控制中电缆金属屏蔽层内部产生的影响。当电缆三芯运行或单芯电缆不平衡运行时，电缆在长期运行中处于点动力造成的机械力的作用下，导致电缆金属屏蔽层绝缘受到损害，减少电缆的使用寿命。

（三）在电站保护系统中要求电缆具有良好的防雷效果，当发生雷雨天气时，电缆的金属屏蔽层可以将其中的电流引入接地系统，保证电力系统可以安全的运行。

（四）在电力系统中电缆发生短路的情况下，电缆的金属屏蔽层在一定时间内承受一定的电流，避免电力系统中电缆绝缘在过高的电流影响下产生热击穿。

二、金属屏蔽层感应电压的来源

在电力系统中三芯电力电缆的在正常运行一般的理论值的向量和为零，此时三芯电力电缆伴随电力系统中电流产生的磁场也为零。但是在三芯电力电缆实际运行中，三相电流不可能完全平衡导致电力系统中整根三芯电力电缆将会出现零序电流，或者内部三芯电力电缆因为实际敷设中导致三芯电力电缆相对位置不平衡（不是正品字），产生的电力系统中磁场不能完全抵消，这样的电缆金属屏蔽层两端仍可能产生感应电压。

在电力系统中由单芯电缆构成的交流传输系统中，金属护套和电缆导体的关系可以作为空心变压器。电缆导体相当于一次绕组，而金属护套相当于二次绕组。单芯电缆金属护套处于电力系统导体电流的交变磁场中，因而在金属护套中产生一定的感应电压。

在一般情况下，在电力系统中电缆金属屏蔽层中通过的只是通过安全范围内的工作电流，这时电缆金属屏蔽层每厘米产生的电压值虽然不大，但是由于电缆长时间的运行，每厘米长度的感应电压叠加起来也可能达到危及人身安全的程度。

三、变电站的主要干扰传播途径

变电站的电磁干扰途径按照介质一般分为辐射性干扰传和导性干扰两大类。辐射性干扰一般是指通过空间传播的干扰。传导性干扰是指通过接地线、电源线路和信号线传播的干扰；变电站的电磁干扰途径按照性质又可分为电感耦合、电容耦合。变电站的电磁干扰途径以电磁场的形式存在，主要通过磁场、电场、电磁场等途径对电力系统中的信号传输线及设备信号产生影响。

（一）电容耦合

由于电气设备间存在着分布电容，变电站高压母线及设备上的电压通过分布电容在控制电缆系统中产生干扰电压。

电压愈高，产生的电容耦合强度愈强，高压部分距离二次设备愈近，其电容耦合强度愈强。

（二）电感耦合

变电站高压母线等一次设备流过交变的电流，将在控制电缆敷设空间产生交变的磁场，由于磁场的变化，就会在控制电缆中产生感应电压。

干扰电压的大小由互感的大小来决定，由一次设备与二次电缆的相互间空间位置来决定。

在生产实际中，各种干扰源对二次回路的耦合方式是非常复杂的，同一干扰源往往会以多种干扰方式作用于二次回路。根据不同的干扰源，采取相应的抗干扰措施，总结抗干扰的经验，逐渐达到变电站电磁兼容的要求。

四、金属屏蔽接地方式的选择

（一）采用两端直接接地的方式

10kV单芯电缆金属护层两端接地时，由于护层阻抗值不像35kV以上电缆那样小，环流尚不过分大。有关资料介绍，35kV以上高压电缆两端接地时，护层循环电流可达到线芯电流的50%-90%，从而引起护层发热，严重降低电缆的载流能力。

10kV单芯电缆金属屏蔽层两端接地的方式有较多的施工经验。10KV电缆回路多，直接接地减少了单芯电缆金属屏蔽层附属设备的配置和维护量，对单芯电缆金属屏蔽层运行人员也比较安全。因此在电力系统中10kV单芯电缆金属屏蔽层采用两端接地有一定的优势。

继续沿用两端直接接地的方式，必须尽可能地降低护层感应电压，使线路损耗达到运行可接受的程度。较有效的办法就是保持三相线芯呈紧贴正三角形布置。在电缆敷设后，每隔1米距离用非铁磁性扎带绑扎。

（二）一端接地的方式

一端接地是指电缆线路一端金属屏蔽直接接地，另一端金属屏蔽对地开路不互联。一般应在与架空线连接端一端接地，以减小线路受雷击时的过电压。一端接地后，可以消除护层循环电流，减少线路损耗。但开路端在正常运行时有感应电压。在雷击和操作时，金属屏蔽开路端可能出现很高的冲击过电压。系统发生短路事故和短路电流流经芯线时，金属屏蔽不接地端也可能出现很高的工频感应电压。当电缆外护层不能承受这种过电压的作用而损坏时，就会造成金属护层的多点接地。因此这种方式宜用于线路距离较短，金属护层上任一非接地处的正常感应电压较小时。

（三）一端接地，另一端采用护套保护器接地的方式

为防止金属屏蔽一端接地时开路端的过电压击穿外护套，开路端装设护层保护器是限制护层过电压的有效措施。保护器在正常运行条件下呈现较高的电阻。当护套出现冲击过电压时，保护器呈现较小的电阻，这时，作用在金属护层上的电压就是保护器的残压。

五、采取的措施

（一）在城市和经济发达城市，电力系统负荷密度高，10kV三芯240mm2XLPE绝缘电缆达不到电力系统供电容量要求时，宜使用300、400、500mm2及以上单芯电缆，以提高电力系统供电容量。单芯电缆的金属屏蔽层应采用疏绕铜线结构，其截面按电力系统安装系统不同点两相短路电流值确定，大城市为35mm2铜导体。使用单芯电缆，可以使电力系统线路的接头数量大幅度减少，并变三相接头为单相接头，使接头密封更简单可靠。

（二）从消除环流损耗，不降低电缆的载流量考虑，应提倡电缆金属屏蔽层一端接地方式。

（三）采用金属屏蔽层一端接地方式，非接地端计算和实测感应电压应不超过50V；大于50V的宜安装护套保护器。

结束语

电力电缆的接地方式越来越受到施工现场的重视。采用正确的连接和接地方式，不仅可以能将感应电压限制在安全的范围之内，消除环流影响，并且提高电缆的载流量，降低工程造价。因此电力电缆的接地方式施工中应多方面综合考虑，根据实际情况选择合理的方法，保证电力行业的安全运行。

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