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【摘 要】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。
【关键词】屏蔽电缆;接地方式
一、金属屏蔽层的作用
(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。
(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、金属屏蔽层接地方式的选择
根据《电力工程电缆设计规范》GB 50217―2007(下称《规范》)的规定:电力电缆金属层必须直接接地。交流系统中三芯电缆的金属层,应在电缆线路两终端和接头等部位实施接地。三芯电缆正常运行时其三芯流过的总电流为零,在金属屏蔽层外的磁通一般为0,这样在电缆的两端就不会产生感应电压,使流过金属屏蔽层的环流较小,因此一般用电缆终端头两端接地的方式。以下针对10kV、35kV以及110kV电缆接地方式进行探讨:
1、10kV单芯电缆接地方式的探讨
(1)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。
(2)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現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。
(3)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。
2、35kV电缆接地方式的探讨
(1) 金属屏蔽层采用两端直接接地的方式
对35kV以上高压电缆线路较短、传输功率很小的电缆,或利用率很低时,采取金属屏蔽层两端直接接地方式。
两端直接接地方式简单,但在金属屏蔽上存在环流,一般不予采用,只有短电缆或轻载运行时,方可将金属屏蔽层两端三相互联接地。
(2) 金属屏蔽层一端直接接地,一端保护接地
电缆线路不长(500m以内),且能满足规范GB50217-2007第4.1.10条要求,金属屏蔽层采用一端直接接地,另一端装设护层保护器接地,对地绝缘没有构成回路,可以减少及消除环流,有利于提高电缆的传输容量和电缆的安全运行。如果与架空线路连接时,直接接地一般装设在架空线路端,保护器装设在另一端。
(3) 金属屏蔽层中点接地。两端保护接地
对于电缆线路较长(1000m以内),若电缆采取一端接地,另一端保护接地,电缆运行时,金属屏蔽感应电压不满足设计规范要求时。对此,采用金属屏蔽层中点直接接地,而电缆金属护套的两个终端通过保护器接地,做好防水处理,电缆两端终端头的屏蔽层通过护层保护器接地。
(4) 金属屏蔽护层交叉互联接地
当电缆线路很长时(1000m及以上),电缆金属护套可以采用交叉互联方式安装,这种方式可以减少金属护套的感应电压和环流,有利于提高电缆的传输容量。交叉互联是将电缆线路分成3个等长的小段,在每一段之间安装绝缘接头,金属护套在绝缘接头处用同轴电缆引出并经互联箱进行交叉互联后,通过电缆护层保护器接地,电缆2个终端的金属护套直接接地,这样形成一个互联段位,每个互联段位之间安装直通中间头,金属护套互联后直接接地
3、110V电缆接地方式的探讨
单相高压电缆所产生的过电压可以分为两种,一种是工频过电压,二是冲击过电压,为避免以上电压出现,电缆金属护层一般采用的方式主要有以下几种:
(1)单端接地。单线接地主要应用于电缆线线路小于500米的输电网络,即在电缆终端的位置利用电缆金属护套来使一端与地面直接接地,另一端则先通过非线性电阻保护,间接与地面接地,此种接地方式的优势在于避免了地面与护套之间形成回路
(2)护套两端接地方式。指的是使金属护套的两端与地面直接接地。如果电缆线路较短时,传输功率也会随之变小,从而使通过金属护套上的感应电压也会变得很小,损耗不明显,不会给载流量造成影响。
(3)交叉互联方式。把电缆线路以若干大段的形式剪开,并在每一大段上再次以三个小段的形式分开,并将绝缘接头在每小段之间连接上,同时用同轴电缆在绝缘接头处金属护套三相之间经接地箱连接片对其进行换位连接,将一组护层保护器于绝缘接头处的接地箱内装设置,分别使每大段的两端护套互联接地。
(4)护套中点接地方式。主要应用于长度较长的电缆线路回路,即采用金属护套在电缆线路中点处与地面连接,两端则要与地面绝缘,并将两组保护器分别设置于两端。
(5)110 kV及以上电压等级电缆应根据相关标准以及埋设地的实际情况来对通道进行设计和规划。通常情况下不应在地势过低、或者存在垮塌隐患的河堤修建电缆通道,因为地势过低会容易使长期积水现象产生,具垮塌隐患的河堤由于垮塌现象出现容易使线路中断。埋设地区如果出现白蚁灾害,这时电缆保护套除了防水防火功能外还应使其具备有效防蚁的功能,可以选用硬度较高的外护套
结束语:
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等,一定要重视电力电缆的接地方式。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,提高电缆抗干扰的防护水平,保证电力行业的安全运行。
参考文献:
[1]王振文.浅析高压电力电缆金属护套接地方式[J].铁道建筑技术,2011,10(04):101-108.
[2]GB50217-2007.电力工程电缆设计规范[S].北京:中国计划出版社,2008.
[3]李世勇.单芯电缆金属屏蔽层接地方法[J].科技资讯, 2011.
【关键词】屏蔽电缆;接地方式
一、金属屏蔽层的作用
(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。
(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、金属屏蔽层接地方式的选择
根据《电力工程电缆设计规范》GB 50217―2007(下称《规范》)的规定:电力电缆金属层必须直接接地。交流系统中三芯电缆的金属层,应在电缆线路两终端和接头等部位实施接地。三芯电缆正常运行时其三芯流过的总电流为零,在金属屏蔽层外的磁通一般为0,这样在电缆的两端就不会产生感应电压,使流过金属屏蔽层的环流较小,因此一般用电缆终端头两端接地的方式。以下针对10kV、35kV以及110kV电缆接地方式进行探讨:
1、10kV单芯电缆接地方式的探讨
(1)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。
(2)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現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。
(3)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。
2、35kV电缆接地方式的探讨
(1) 金属屏蔽层采用两端直接接地的方式
对35kV以上高压电缆线路较短、传输功率很小的电缆,或利用率很低时,采取金属屏蔽层两端直接接地方式。
两端直接接地方式简单,但在金属屏蔽上存在环流,一般不予采用,只有短电缆或轻载运行时,方可将金属屏蔽层两端三相互联接地。
(2) 金属屏蔽层一端直接接地,一端保护接地
电缆线路不长(500m以内),且能满足规范GB50217-2007第4.1.10条要求,金属屏蔽层采用一端直接接地,另一端装设护层保护器接地,对地绝缘没有构成回路,可以减少及消除环流,有利于提高电缆的传输容量和电缆的安全运行。如果与架空线路连接时,直接接地一般装设在架空线路端,保护器装设在另一端。
(3) 金属屏蔽层中点接地。两端保护接地
对于电缆线路较长(1000m以内),若电缆采取一端接地,另一端保护接地,电缆运行时,金属屏蔽感应电压不满足设计规范要求时。对此,采用金属屏蔽层中点直接接地,而电缆金属护套的两个终端通过保护器接地,做好防水处理,电缆两端终端头的屏蔽层通过护层保护器接地。
(4) 金属屏蔽护层交叉互联接地
当电缆线路很长时(1000m及以上),电缆金属护套可以采用交叉互联方式安装,这种方式可以减少金属护套的感应电压和环流,有利于提高电缆的传输容量。交叉互联是将电缆线路分成3个等长的小段,在每一段之间安装绝缘接头,金属护套在绝缘接头处用同轴电缆引出并经互联箱进行交叉互联后,通过电缆护层保护器接地,电缆2个终端的金属护套直接接地,这样形成一个互联段位,每个互联段位之间安装直通中间头,金属护套互联后直接接地
3、110V电缆接地方式的探讨
单相高压电缆所产生的过电压可以分为两种,一种是工频过电压,二是冲击过电压,为避免以上电压出现,电缆金属护层一般采用的方式主要有以下几种:
(1)单端接地。单线接地主要应用于电缆线线路小于500米的输电网络,即在电缆终端的位置利用电缆金属护套来使一端与地面直接接地,另一端则先通过非线性电阻保护,间接与地面接地,此种接地方式的优势在于避免了地面与护套之间形成回路
(2)护套两端接地方式。指的是使金属护套的两端与地面直接接地。如果电缆线路较短时,传输功率也会随之变小,从而使通过金属护套上的感应电压也会变得很小,损耗不明显,不会给载流量造成影响。
(3)交叉互联方式。把电缆线路以若干大段的形式剪开,并在每一大段上再次以三个小段的形式分开,并将绝缘接头在每小段之间连接上,同时用同轴电缆在绝缘接头处金属护套三相之间经接地箱连接片对其进行换位连接,将一组护层保护器于绝缘接头处的接地箱内装设置,分别使每大段的两端护套互联接地。
(4)护套中点接地方式。主要应用于长度较长的电缆线路回路,即采用金属护套在电缆线路中点处与地面连接,两端则要与地面绝缘,并将两组保护器分别设置于两端。
(5)110 kV及以上电压等级电缆应根据相关标准以及埋设地的实际情况来对通道进行设计和规划。通常情况下不应在地势过低、或者存在垮塌隐患的河堤修建电缆通道,因为地势过低会容易使长期积水现象产生,具垮塌隐患的河堤由于垮塌现象出现容易使线路中断。埋设地区如果出现白蚁灾害,这时电缆保护套除了防水防火功能外还应使其具备有效防蚁的功能,可以选用硬度较高的外护套
结束语:
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等,一定要重视电力电缆的接地方式。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,提高电缆抗干扰的防护水平,保证电力行业的安全运行。
参考文献:
[1]王振文.浅析高压电力电缆金属护套接地方式[J].铁道建筑技术,2011,10(04):101-108.
[2]GB50217-2007.电力工程电缆设计规范[S].北京:中国计划出版社,2008.
[3]李世勇.单芯电缆金属屏蔽层接地方法[J].科技资讯, 2011.