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【摘 要】 35KV高压电缆多为单芯电缆，单芯电缆在通电运行时，在屏蔽层会形成感应电压，如果两端的屏蔽同时接地，在屏蔽层与大地之间形成回路，会产生感应电流，这样电缆屏蔽层会发热，损耗大量的电能，影响线路的正常运行。本文探讨了高压电缆接地工程安装的问题与对策。
【关键词】 高压电缆；接地工程；问题；对策
高压电力电缆的铜屏蔽和钢铠一般都需要接地，两端接地和一端接地有什么区别？制作电缆终端头时，钢铠和铜屏蔽层能否焊接在一块？制作电缆中间头时，钢铠和铜屏蔽层能否焊接在一块？事实上，35KV高压电缆多为单芯电缆，单芯电缆在通电运行时，在屏蔽层会形成感应电压，如果两端的屏蔽同时接地，在屏蔽层与大地之间形成回路，会产生感应电流，这样电缆屏蔽层会发热，损耗大量的电能，影响线路的正常运行，为了避免这种现象的发生，通常采用一端接地的方式，当线路很长时还可以采用中点接地和交叉互联等方式。下面，笔者谈谈高压电缆接地工程安装的问题与对策。
一、存在问题
电力安全规程规定：35kV及以下电压等级的电缆都采用两端接地方式，这是因为这些电缆大多数是三芯电缆，在正常运行中，流过三个线芯的电流总和为零，在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链，这样，在铝包或金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压，所以两端接地后不会有感应电流流过铝包或金属屏蔽层。但是当电压超过35kV时，大多数采用单芯电缆，单芯电缆的线芯与金属屏蔽的关系，可看作一个变压器的初级绕组。当单芯电缆线芯通过电流时就会有磁力线交链铝包或金属屏蔽层，使它的两端出现感应电压。感应电压的大小与电缆线路的长度和流过导体的电流成正比，电缆很长时，护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度，在线路发生短路故障、遭受操作过电压或雷电冲击时，屏蔽上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。此时，如果仍将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地，则铝包或金属屏蔽层将会出现很大的环流，其值可达线芯电流的50%—95%，形成损耗，使铝包或金属屏蔽层发热，这不仅浪费了大量电能，而且降低了电缆的载流量，并加速了电缆绝缘老化，因此单芯电缆不应两端接地，而应将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地。然而，当铝包或金属屏蔽层有一端不接地后，接着就会带来了下列问题：当雷电流或过电压波沿线芯流动时，电缆铝包或金属屏蔽层不接地端会出现很高的冲击电压；在系统发生短路时，短路电流流经线芯时，电缆铝包或金属屏蔽层不接地端也会出现较高的工频感应电压，在电缆外护层绝缘不能承受这种过电压的作用而损坏时，将导致出现多点接地，形成环流。因此，在采用一端互联接地时，必须采取措施限制护层上的过电压，安装时应根据线路的不同情况，按照经济合理的原则在铝包或金属屏蔽层的一定位置采用特殊的连接和接地方式，并同时装设护层保护器，以防止电缆护层绝缘被击穿。
二、接地方式
高压电缆接地方式主要有如下几种：其一、金属护套一点接地（一端或中点）：无环流，感应电压与电缆长度成正比，短电缆线路常用；其二、金属护套两端接地：有环流，感应电压为零，但影响载流量，轻负荷电缆线路常用；其三、金属护套交叉换位连接：两端接地，中间用绝缘接头将护层交叉换位连接，无环流，感应电压与电缆长度成正比，但可以限制在允许的范围内，长电缆线路常用；其四、电缆换位，金属护套交叉互联：要求测得电缆金属感应电压必须是小于50V为前提，如果不是的话，必须进行相应的检查，是否是电缆的原因还是由于电缆的长度太长而造成的，还是其他原因造成的，如果是長度的原因（一般要求在500～800m的范围具体看测试结果），应相应调整其长度，比如说一组交叉互联加一组接地（一段接地）或其他方式。其五、敷设“三七开”回流线：回流线“三七开”敷设，即1.7s、0.3s、0.7s敷设时效果最好。
三、预控措施
高压电缆接地的预控措施很多，这里谈两点。
（一）对于寿命要求较短的接地网，使用镀锌法保护接地网。对于寿命要求较短的接地网（15年内），可选择镀锌接地材料，同时适当增大接地体截面来满足在使用期限内保证接地材料的有效性。锌在盐碱地很快会被氯离子腐蚀，镀锌层有一定的抗腐蚀性，钢材经过热镀锌后的抗腐蚀能力可提高1倍，但降低了导电性能，由于集肤效应对高频故障电流尤为明显。同时无法避免接头部位经过高温电弧焊接加工后会出现点腐蚀情况，一般最多只能保证10年，因此地网运行的寿命也有限。根据资料显示热镀锌件，锌的抗腐蚀能力比铁高，在一般土壤中，年平均腐蚀厚度仅有0.065mm/年，我国镀锌厂家能镀锌厚度不超过0.08mm，因此经过一年多的运行环境，表面的锌层已经腐蚀掉，接下的钢材会慢慢被腐蚀掉，导致接地材料性能下降。现在电缆线路上采用的一般为此方法，经过多年运行发现，都出现不同程度的腐蚀反映，所以在使用寿命15内的地网，可以推荐使用。
（二）对寿命要求较长的接地网，使用纯铜代替金属材料。对于寿命要求较短的接地网（30年以上），使用纯铜作为接地材料。一些西方国家都有取用不锈钢或铜作接地体的案例。原苏联曾用不锈钢做接地体，但不锈钢在土壤中容易产生不可预见的点腐蚀。不锈钢的腐蚀量随土壤中pH值的增长而缓慢增加，当pH值达到8.5以上，其腐蚀量急剧增加。而且，不锈钢的成本比碳钢高3倍，所以国内现在一般不采用不锈钢做接地体。采用铜较碳钢提高接地体寿命1—2倍，铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10—1/50，是镀锌钢的1/3，而且电气性能稳定。由于铜电位偏正，是不活泼金属不易被腐蚀，并且铜在被土壤腐蚀的过程中会在铜的表面产生一种附着力极强的痒化物——铜绿，这种氧化物起着阻断和延缓腐蚀的形成。研究表明，由于表面氧化膜的保护作用，铜腐蚀速率呈逐年减小的趋势，最大年均腐蚀速率为1.05×10mm/年。虽然铜的价格昂贵，但是由于电缆接头井的接地用量并不多，而且使用铜，其寿命可以达到30-60年，完全满足变运行时间要求，极大的保证了电网的安全可靠运行，同时可以达到免维护的要求。
总之，目前很多人对高压电缆接地系统的认识还比较浅，但随着电缆工程的增多，技术的进步，电缆的设计和接地系统功能一定会渐趋完善。为此，我们只要选择原理与系统相适应的设备，在工程中尽量增加接地方式的正确度，加强接地运行的可靠性，这样，高压电缆的接地安全安装及运行工作就一定会得到很好的保证。
【关键词】 高压电缆；接地工程；问题；对策
高压电力电缆的铜屏蔽和钢铠一般都需要接地，两端接地和一端接地有什么区别？制作电缆终端头时，钢铠和铜屏蔽层能否焊接在一块？制作电缆中间头时，钢铠和铜屏蔽层能否焊接在一块？事实上，35KV高压电缆多为单芯电缆，单芯电缆在通电运行时，在屏蔽层会形成感应电压，如果两端的屏蔽同时接地，在屏蔽层与大地之间形成回路，会产生感应电流，这样电缆屏蔽层会发热，损耗大量的电能，影响线路的正常运行，为了避免这种现象的发生，通常采用一端接地的方式，当线路很长时还可以采用中点接地和交叉互联等方式。下面，笔者谈谈高压电缆接地工程安装的问题与对策。
一、存在问题
电力安全规程规定：35kV及以下电压等级的电缆都采用两端接地方式，这是因为这些电缆大多数是三芯电缆，在正常运行中，流过三个线芯的电流总和为零，在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链，这样，在铝包或金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压，所以两端接地后不会有感应电流流过铝包或金属屏蔽层。但是当电压超过35kV时，大多数采用单芯电缆，单芯电缆的线芯与金属屏蔽的关系，可看作一个变压器的初级绕组。当单芯电缆线芯通过电流时就会有磁力线交链铝包或金属屏蔽层，使它的两端出现感应电压。感应电压的大小与电缆线路的长度和流过导体的电流成正比，电缆很长时，护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度，在线路发生短路故障、遭受操作过电压或雷电冲击时，屏蔽上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。此时，如果仍将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地，则铝包或金属屏蔽层将会出现很大的环流，其值可达线芯电流的50%—95%，形成损耗，使铝包或金属屏蔽层发热，这不仅浪费了大量电能，而且降低了电缆的载流量，并加速了电缆绝缘老化，因此单芯电缆不应两端接地，而应将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地。然而，当铝包或金属屏蔽层有一端不接地后，接着就会带来了下列问题：当雷电流或过电压波沿线芯流动时，电缆铝包或金属屏蔽层不接地端会出现很高的冲击电压；在系统发生短路时，短路电流流经线芯时，电缆铝包或金属屏蔽层不接地端也会出现较高的工频感应电压，在电缆外护层绝缘不能承受这种过电压的作用而损坏时，将导致出现多点接地，形成环流。因此，在采用一端互联接地时，必须采取措施限制护层上的过电压，安装时应根据线路的不同情况，按照经济合理的原则在铝包或金属屏蔽层的一定位置采用特殊的连接和接地方式，并同时装设护层保护器，以防止电缆护层绝缘被击穿。
二、接地方式
高压电缆接地方式主要有如下几种：其一、金属护套一点接地（一端或中点）：无环流，感应电压与电缆长度成正比，短电缆线路常用；其二、金属护套两端接地：有环流，感应电压为零，但影响载流量，轻负荷电缆线路常用；其三、金属护套交叉换位连接：两端接地，中间用绝缘接头将护层交叉换位连接，无环流，感应电压与电缆长度成正比，但可以限制在允许的范围内，长电缆线路常用；其四、电缆换位，金属护套交叉互联：要求测得电缆金属感应电压必须是小于50V为前提，如果不是的话，必须进行相应的检查，是否是电缆的原因还是由于电缆的长度太长而造成的，还是其他原因造成的，如果是長度的原因（一般要求在500～800m的范围具体看测试结果），应相应调整其长度，比如说一组交叉互联加一组接地（一段接地）或其他方式。其五、敷设“三七开”回流线：回流线“三七开”敷设，即1.7s、0.3s、0.7s敷设时效果最好。
三、预控措施
高压电缆接地的预控措施很多，这里谈两点。
（一）对于寿命要求较短的接地网，使用镀锌法保护接地网。对于寿命要求较短的接地网（15年内），可选择镀锌接地材料，同时适当增大接地体截面来满足在使用期限内保证接地材料的有效性。锌在盐碱地很快会被氯离子腐蚀，镀锌层有一定的抗腐蚀性，钢材经过热镀锌后的抗腐蚀能力可提高1倍，但降低了导电性能，由于集肤效应对高频故障电流尤为明显。同时无法避免接头部位经过高温电弧焊接加工后会出现点腐蚀情况，一般最多只能保证10年，因此地网运行的寿命也有限。根据资料显示热镀锌件，锌的抗腐蚀能力比铁高，在一般土壤中，年平均腐蚀厚度仅有0.065mm/年，我国镀锌厂家能镀锌厚度不超过0.08mm，因此经过一年多的运行环境，表面的锌层已经腐蚀掉，接下的钢材会慢慢被腐蚀掉，导致接地材料性能下降。现在电缆线路上采用的一般为此方法，经过多年运行发现，都出现不同程度的腐蚀反映，所以在使用寿命15内的地网，可以推荐使用。
（二）对寿命要求较长的接地网，使用纯铜代替金属材料。对于寿命要求较短的接地网（30年以上），使用纯铜作为接地材料。一些西方国家都有取用不锈钢或铜作接地体的案例。原苏联曾用不锈钢做接地体，但不锈钢在土壤中容易产生不可预见的点腐蚀。不锈钢的腐蚀量随土壤中pH值的增长而缓慢增加，当pH值达到8.5以上，其腐蚀量急剧增加。而且，不锈钢的成本比碳钢高3倍，所以国内现在一般不采用不锈钢做接地体。采用铜较碳钢提高接地体寿命1—2倍，铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10—1/50，是镀锌钢的1/3，而且电气性能稳定。由于铜电位偏正，是不活泼金属不易被腐蚀，并且铜在被土壤腐蚀的过程中会在铜的表面产生一种附着力极强的痒化物——铜绿，这种氧化物起着阻断和延缓腐蚀的形成。研究表明，由于表面氧化膜的保护作用，铜腐蚀速率呈逐年减小的趋势，最大年均腐蚀速率为1.05×10mm/年。虽然铜的价格昂贵，但是由于电缆接头井的接地用量并不多，而且使用铜，其寿命可以达到30-60年，完全满足变运行时间要求，极大的保证了电网的安全可靠运行，同时可以达到免维护的要求。
总之，目前很多人对高压电缆接地系统的认识还比较浅，但随着电缆工程的增多，技术的进步，电缆的设计和接地系统功能一定会渐趋完善。为此，我们只要选择原理与系统相适应的设备，在工程中尽量增加接地方式的正确度，加强接地运行的可靠性，这样，高压电缆的接地安全安装及运行工作就一定会得到很好的保证。