高压单芯电缆线路金属护套接地方式.pdf

2 0 0 5年 0 4月 第 2期(总第 1 7 7期)Apr 2 00 5 No 2(S e t No 1 7 7)高压单芯 电缆线 路金属护套接地方式 Gr o un d i n g p r o t e c t i o n M e a n s f o r M e t a l J a c k e t o n Hi g h ，v o l t a g e a n d S i n g l e -c o r e Ca b l e Li n e 欧景 茹，祁树文，杨世春，秦凤 明，罗铁 镇(长春 供 电公 司，吉林 长春 1 3 0 0 5 1)摘要：针对 6 6 k V及 以上单芯电缆线路金属护套接地方式不同设计，以长春供电公司 2 0 0 4年施工的 6 6 k V高压 单芯电缆线路为例，对 中点接地与交叉互联两种接地方式进行 了对 比与经济核算，最终选取金属护套 中点接地方 式，提 高 了效 率，节 约 了成本，减少 了维护 工 作量。关键词：接地方式；高压单芯电缆；金属护套；中点接地；交叉互联 中 图分 类号：TM2 4 7 文献 标 识 码：B 文章 编 号：1 0 0 9 5 3 0 6(2 0 0 5)0 2 0 0 1 9-0 3 高 压单 芯 电缆 金 属护套 通常 有两 端接 地、一端 接地与交叉互 联 3种接地方式。长春供 电公 司 2 0 0 4 年施 工 的 6 6 k V 北联 甲、乙线 与西 平 甲、乙线 电缆 线路，电缆亘长 不超过 8 0 0 m。依据 电力工程 电缆 设 计 规 范 (GB 5 0 2 1 7 9 4)，并 对 接 地 方式 的分 析 论证、实地考察 与交叉互联方式 的对 比分析，决 定对 电缆金 属护套采 用 中点接地方式 施工。1 金属护套 的接地方式 电缆线 路 发生 过 电压及 短路故 障时，在金 属 护 套上会 形成很 高 的感应 电压，使 电缆 外 护套 绝缘 发 生击穿，故 应在金 属护 套 的一定 位置 采用 特 殊 的连 接方式 和接地 方式，同时安装护层 保护器，以防止 电 缆护层 绝缘 发生击 穿 现象，保 障 电缆 线 路 的安全 运 行。高 压单 芯电缆金 属护 套通常采 用 以下几 种接地 方式。1 1金属护套 两端接地 在 此情 况下，不需要装设 电缆护层 保护器，可减 少运行维 护工作量，但在金 属护套上存 在环 流。(一 般不宜 采用该种方 式)1 2金属护 套一端接地 1 2 1 金 属护套一端接地，另一 端保护接 地 电缆 线路 较短 时(5 0 0 r n以 内)，金 属 护套 通 常 采 用一端 直接 接地(-O点互联 接 地)，另一 端通 过保 护 器接地，其他部位 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 量及 电缆 的安全运行。根据 GB 5 0 2 1 7 9 4要求：非 直接接地 一端金属护 套 中的感应 电压不超 过 5 O V；若 采取不 能任 意接触 金属 护 套 的安 全措 施，该 电压 可提 高到 1 O 0 V。采 用金 属护 套一端 接地 的 电缆线 路 在与架 空线 路连接 时，直接 接 地一 般装设 在 与 架空 线路相 接 的一端，保 护器装设 在另一端，这样可 以降低金 属 护套 上的冲击过 电压。在 直接接地端 接地线 应先互 联后再 接地。1 2 2 金 属护套 中点接地，两端保 护接地 电缆线 路 较长 时(1 0 0 0 r n以 内)，若 电缆线 路 采 用一 端接地，其 金 属护 套感 应 电压将 不满 足设 计 规 范要 求，可 以在 电缆线 路 的 中点 将 电缆 的金 属护 套 进行 单点互 联 接地，而 电缆 金属 护 套 的 2个 终端 通 过保 护器 接地，且保 证 电缆 金 属护套 感 应 电压不 超 过 5 O V，因此，中点接 地 安装 方式 的 电缆线 路可 看 作 2个一 端 接 地 电缆 线 路 连接 在 一 起 安 装 方式(见 图 l a)。当采 用 中点接 地方式 时，根据 实际情况，若 电缆 长度、运输 及敷设能满 足要求时，在施工 中可选 用单 根 电缆敷设 安装，在 电缆 中点部 位仅 破 开 电缆 的外 护套，直接 在铝波纹护套 上安装接 地装置；在安装后 要做 好外护 层 与金 属护套 防水处 理工作(见 图 l b)。该安装 方式优点：电缆 未安装 中间接头，避免 在安装 收 稿 日期：2 0 0 5 一 O 1 2 0 作者简介：欧景茹(1 9 7 3 一)，男，工程 师，现从事 电力电缆工程安装、检修及运行维护管理工作。1 9 维普资讯 http:/ 2 0 0 5年 O 4月 第 2期(总第 1 7 7期)Apr 20 05 No 2(Se r No 1 7 7)a 金属护套 中点接地方式 地 交叉互联箱 交叉互联箱 b 金属 护 中点 接 地 方式 安 装 图 图 1 金 属护 套 中点 接 地 方式 接头 过程 中产 生绝缘 薄弱 环 节，同 时 电缆 线路 本体 无畸 变的 电场，有利于提高 电缆使用 寿命及载 流量；有利 于节约 工程成本(相 对交叉 互联方 式，2回电缆 线路 可节约成本 1 0 0万元左右)；减少运 行维护工作 量及 故障点，有利于 电缆 安全运行。1 3 金属护 套 的交叉互 联 当电缆 线路 很 长 时(超 过 1 0 0 0 1T I)，电缆 金 属 护套 可 以采用交叉 互联方式 安装。交 叉互联是将 电 缆 线 路分 成 3个 等长 小段(偏差 不 超 过 5 )，在 每 小 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 1个 互联 段位。电缆线路更 长时，可 以通过若干个 互联段位连 接形 成 1个 多段互联。每 个 互联 段位之 间安 装 直线接 头，金 属护 套互 联直 接 接 地(见 图 2)。采 用交 叉互联 方式可 以减少 金属 护 套感应 电压 及环流，有利于提 高 电缆传输 容量。2 金属护套接地方式在实际中的应用 2 0 0 4年，长春地 区要改造 4回 6 6 k V 送 电架 空 线 路 为 电缆 线路，电缆 线路 亘长 在 8 0 0 m 以 内。针 对 此情 况，我们对 电缆 金属 护 套采 用交 叉互 联方 式 还是采用 中点接地方式进 行分析论 证，并实地考察。通过计算 电缆运行技 术参数、工程成本，并对 电缆运 2O A B C 终端 交叉换位 交 叉换位 直通接头 1 个互联段位 图 2金 属 护 套 交 叉 互 联 方 式 行维 护方 面进行 全 面对 比，最 终 决定采 用 金属 护套 中点接地 方式施工。2 1 工 程 概 况 该 项工程是将 4回 6 6 k V 架空线路 改造为 电缆 线路，设计方案 是采用 3段 电缆进 行交叉互 联。电缆 线路设 计参数如下：北 联 甲、乙线亘长 7 7 1 m 西 平 甲、乙线亘长 7 4 7 m 电缆型号 YJ L wO 3 6 6 k V一 1 8 0 0 mm 敷设方式 玻璃钢保 护管 品字排列 2 2 中点 接地与交叉 互联方式 对 比 该 4回电缆线 路长度在 1 0 0 0 m 以内。依据 GB 5 0 2 1 7 9 4，可 以采用交叉 互联与 中点接地方式进 行 施工。在安装 时，中点 接地方式 降低工程成 本，节约 工 时，有利 于提高 电缆 载流量。在运行维护方 面，减 少 了 1处接 头、接 头井 及 电缆 互联箱 的维 护量，并减 少 1处 易发生故障点，有利 于提高 电缆 使用寿命。通 过表 1对 比，采用 中点接 地方 式安 装要 优于 交叉 互 联 方式 的安装。表 1 中点接 地 与 交 叉互 联方 式 对 比 2 3 理论依据 及计算 2 3 1 理论依据 根 据 GB 5 0 2 1 7 9 4第 4 1 9条、4 1 1 0条 规 定，交流单 相 电力 电缆 的金属 护 层，必 须 直接 接地，维普资讯 http:/ 2 0 0 5年 O 4月 第 2期(总第 1 7 7期)吉 林 电 力 J i l i n El e c t r i c Po we r Ap r 2 0 0 5 No 2(S e r No 1 7 7)且在 金属护 层上 任一 点非 接地 处 的正 常感应 电压，应符 合下列 规定：未 采取 不 能任意 接触 金 属护层 的 安 全措 施 时，不 得 大 于 5 O V；除 此 之外，不 得 大 于 1 O O V。交流单 相 电力 电缆 的金属护层 接 地方 式选 择 应 符 合 高压 单 芯 电 缆 金 属 护 套 的接 地 方 式 的 规 定。2 3 2 理论计 算 下面 以北联 甲线 电缆 为例，考 虑裕度，设 电缆全 长 z 为 8 0 0 m，电缆技 术参数 一1 0 2 0 A，电缆直径 D 一9 0 8 mm，S一1 6 0 ram(中心距)，电缆护层感应 电压应按如下公 式计算：Us。一2 w I X 1 0 7 i n(2 S Ds)一 0 0 8 1 V m 考虑其 他多方面 因素，校正 系数 k设为 1 2。当 采 用 中点接地方 式时，电缆护层最 大感应 电压为：Us k Us o X 4 0 0 3 8 9 V 采用 交叉 互联 方式 时，电缆护层 最 大感 应 电压 为：Us k Us o X 8 0 0 3 2 5 9 V 图 3为交 叉互联方式 与 中间一点 接地方式感 应 电 压 对 比。A B C a 交叉互联接地方式 b 中间一点接地方式 图 3交叉互 联接 地 方 式与 中 间一 点接 地 方式 感应 电压 通过计 算，可 以得 出：中点接地方式 护层感应 电 压要 高于 交叉互 联感 应 电压，但满 足GB 5 0 2 1 7 9 4 要求。2 4实践 运行经验 调研 经 咨 询，杭 州 电 缆 工 程 公 司 已 经 施 工 多 条 1 1 0 k V电缆线 路并 至今运 行 良好；沈 阳 电缆 工程 局 施 工方 型 变 电所 6 6 k V 电缆 进线 工 程 采 用 中点 接 地 方式，电缆长度 1 1 6 0 m，截 面 4 0 0 mm；大连 电缆 工 程公 司施工 6 6 k V 泉水 线 电缆 线路 长度 9 0 0 m，截 面 4 0 0 mm；同时 还有 一条新 设计 的线路 正准 备 施 工。6 6 k V 电缆线路金 属护套 中点接地 方式 在长春 地 区首次提 出，未有 运行经验。另外，我们 还特约东 北 电缆行 业专 家 进行分 析研 讨，在 理论 方 面与实 际 运 行经 验方 面得 到 了认 可，因此决 定对 该 项工 程采 用 中点接地方 式进行安 装。2 5 经 济核算 针对北联 甲、乙线 与西平 甲、乙线 电缆 线路采用 中点接地方式 与交叉互 联方式进 行经济对 比核算。a 选用 2段 等长 4 0 0 m 的 电缆并安装 一处 中 间接头，可节约工 程成本 并提 高经济效 益 1 0 0万元。工 程造 价：电缆 中间接 头 6 8万元 个，中间接 头 防水井 4 5万元 个，交 叉互 联 箱 1 O 6万元 个，接头安装 费 0 7万元 个。节 省 1 2个 中间接 头(交叉 互联 需要 制 作 2 4个 中间接头，中点 接地需要 制作 1 2 个 中间接头)；每个 电缆接头处 能节约 电缆 1 0 m，在敷设 时 电缆接头处 必 须 保 留 一 定 裕 度(总 计1 2 0 m，电 缆 价 格 4 3 0元 m)；减 少 1个 中间接头井 与 2个 电缆交叉互 联 箱；节 约 电 缆 接 头 安 装 费。总计 节 省 工 程造 价 1 O 1 7 8万 元。b 若 电缆 厂 家制 造长 度、运输 及 敷设 等条 件 允许 时，可选 用 一段 8 0 0 1 2 1 _ 长 电缆，在 电缆 中间 处 金属 护套上 直接安 装接地装 置(见 图 l b)，这 样可节 约工程成 本 2 0 0万元。采用 中点接地 方式在理论 与实 际运 行方 面得 到 论 证 之后，我们 针对 该 4回 6 6 k V 电缆 工程 采用 此 方案进行施 工，由于 电缆 制造、运输、敷设等原 因，选 择 了 2 5 a的方案，即选 用 2段 4 0 0 m 电缆 中 间制 作 1处接头 的方 法施 工，该 项 电缆工 程 可节 约工 程 成本 1 O O万元左 右。同时，在今后 的 6 6 k V 电缆工 程 当中，还将会有很 多 1 0 0 0 m 以内的工 程，若 采 用中 点 接地 方式施 工 可 以节约大 量工 程成本，提 高经济(下 转 第 2 5页)21 维普资讯 http:/ 2 0 0 5年 O 4月 第 2期(总第 1 7 7期)Apr 2 005 No 2(S e r No 1 7 7)距离 由铁轭垫块 调节，取 H 一3 0，3 5，4 0，4 5 mm。工频 试验 采用 逐级 升压 法，试 验从 工频试 验 值 开 始，每级差 4 6 k V，停 留 1 mi n；雷 电从预期 放 电 电压值 的 7 O 开 始，每级 5次，级 差 5 ，从 示波 器 上判断。试验 中发现，端部绝缘击 穿是从局部 放 电发 展成为滑 闪，最 后达到击穿。在 表 1中给出 了 3 5 k V 级 主绝 缘模 型的从百余 试验样 本 中摘 录的试验 结果，其 中，为 工频 击穿 电压 平均 值；雷 电 冲击击穿 电压 平 均值，*为 3次试 验 样本 的平 均 值；*为 5次 试验 样 本 的 平均值。表 1 3 5 k V级 主绝 缘模 型 击 穿试 验结 果 m ram H mm Ug k V Ud k V昙 1 6 30 1 06 3 1 25 275 0 1 38 18 35 1 307 1 34 293 0 1 47 18 40 1 26 4 1 33 3 07 8 1 53 1 8 45 1 300 1 57 3 233 1 6 0 2O 35 11 67 137 3 030 1 51 由表 1可 以看 出：原 3 5 k V 级变 压器 主绝缘 结 构尺 寸 一2 7 mm；H 一6 5 mm，工频 裕度 为 1 3 4 雷 电冲击 裕 度 为 1 5 7“。新 设 计 的 主绝 缘结 构 尺 寸，由于 高 压绕 组 端部 加 一 绝缘 角环 后，则取 一 1 8 mm，H 一4 0 mm 就 完全 可 以满 足标 准要求，并且 工频裕 度为 1 3 3(其 中最低 为 1 2 5)；雷电 冲击裕度 为 1 5 3(最低 为 1 3 8)。这样 新设计 的 3 5 k V 变 压器 完全 可 以取代原 设计。4结 论 a L形 角环作为 隔板将 端部 大油隙分 隔为小 油隙，根 据变压 器油的体积效 应，提高 了油 隙的耐 电 强度；b 角环在 端部 的布 置上，在结 构允 许 的条件 下，应 与 电场分 布 的等 电位 面相一致，这样 就可基本 上 防止 沿面放 电的发生；C 角环数 一般不超过 3个；d 端部 绝缘 结构 设计 时，应 尽可 能采 用成 型 角 环，这 就 可基本 保证 弯折 处与 等 电位 面与 电场 场 分布 相一致；e 对 3 5 k V 级变 压器 端部 绝缘 加 角环后，可 缩 小端部结构 尺寸，提 高变压 器的技术 经济指标。参 考 文 献：1 路 长柏 等 编 著 电力 变 压 器 绝 缘 技 术 M 哈 尔 滨：哈 尔滨 工业 大 学 出版 社 1 9 9 7 2 路 长 柏 关 于 电力 变 压 器 线 圈 端 部 绝 缘 的 若 干 问 题 J 黑 龙 江 电力，2 0 0 1，(1)：2 0 9 2 1 2 3 路 长柏 油 浸 变 压器 主 绝 缘 中隔 板 的 结 构 设 计 J 吉 林 电力，2 0 0 4，(4)：1 6 1 8 (责任 编辑李健 平)、9 奈 詹 、8 昼 、9 奢、9 奢 席、8 、9 奢 、9 奢、9 奈矿、9 奈 席 峥 席(上 接 第 2 1页)效益。C 电缆 长度 在 5 0 0 1 0 0 0 1T I 的范 围 内选 用 3 结论 通 过对 高压 单 芯 电缆 金 属 护 套 接地 方 式 的探 讨，在 6 6 k V 及 以上 电缆工 程设 计 施 工 中，保 证 电 力 系统 安全运 行 的前提 下，结 合 现场 实 际情况 可以 选择 不同 的金 属护套接地方 式进行设计 安装。a 通常 电缆金 属护套不宜 采用两端 直接接地 方 式；b 在 电缆 长度 不 超过 5 0 0 m 的 范 围应 选 用 一端直接接 地、一 端保护接地方 式；中点直 接接地、两端保护 接地方式；d 超过 1 0 0 0 1T I 的 电缆 工程应 选择交叉互 联 的方 式。采用 一点 直接 接地 方式，金 属 护套 不存 在感 应 电流，有利 于提高 电缆额定载 流量；采用交叉互 联方 式应 尽 可能 选用 3段等 长 电缆，减 少金属 护 套 中的 环 流。在 同样能够满 足 GB 5 0 2 1 7 9 4要求情 况下，同等 长度的 电缆线 路设计 采用 中点 接地安装方式 要 优于 采用交叉互 联安装方式。(责任 编辑 李健 平)2 5 维普资讯 http:/