单芯电力电缆接地处理.docx

单芯电力电缆接地系统的处理电缆接地监控箱、接地保护箱电缆护层保护器电缆固定夹具系列资料汇编长沙电缆附件有限公司200812目 录前 言1第一章 单芯电缆线路接地系统的处理2第一节 A、B、C、三相单芯电缆基本的接地方式4第二节 单相单芯电缆基本的接地方式10第三节 接地电缆（线）的基本要求13第四节 直通接头、绝缘接头、接地接线盒简介14第二章 单芯电缆接地环流监测箱16第三章 27.5kV单芯电缆护层保护箱（/器）18第四章 10kV单芯电缆护层保护器20第五章 电缆终端固定与电缆固定夹具21一、27.5kV电缆户外终端典型安装固定示意图21二、27.5kV电缆户外终端头与端子板部尺寸图22三、电缆固定夹具系列产品231、单孔铝合金系列电缆固定夹具232、三孔“品字形”铝合金系列电缆固定夹具253、三孔“一字形”铝合金系列电缆固定夹具264、壁挂式电缆固定夹具285、悬挂式电缆固定夹具296、壁挂式电缆固定挂钩31前 言目前，对运行中的电力电缆进行安全性能进行有效监控，还是个棘手问题，特别是对电缆线路的绝缘缺陷与老化的监控，除采取局部放电在线监测技术外，没有其他可行的办法。但在线监测方法容易受到环境干扰影响产生误判、漏判，且成本费用较高，没有实际运行作用。根据对电缆线路的故障统计与分析，三芯电缆线路约10%为产品本身的制造质量问题，50%为施工（电缆敷设与电缆头的制作安装）质量引起，40%为外力损伤电缆；单芯电缆线路有约10%为产品本身的制造质量问题，30%为施工（电缆敷设与电缆头的制作安装）质量引起，20%接地方式不符合规范，40%为外力损伤电缆外护套或及主绝缘。选择结构形式合适，质量可靠的电缆及电缆附件是确保电缆系统安全运行的首选条件。单芯电缆的接地方式，同样关系到单芯电缆系统安全运行，在以往电缆线路设计中几乎全部使用三芯电缆，对电缆金属屏蔽层接地方式考虑的较少，事实上也没必要过份地关注，近年来随着单芯电缆的使用量的增多，其接地方式及接地状况必须引起设计、施工、运行各部门的重视。单芯电缆线路因敷设、接地方式不规范、电缆外护套受外力损伤、电缆护层保护器被击穿等导致电缆系统发生故障，其事前都表现出接地环流异常，故对单芯电缆金属屏蔽层接地环流进行监控，是预防或减少事故发生的有效办法。我公司为满足设计单位、用户部门对单芯电缆系统接地方式的不同需要，于90年代初开始相继研发了“直通接头”、“绝缘接头”、“接地接线盒”、“接地箱”、“接地环流监控箱”、“交叉互联箱”、“护层保护箱”、“护层保护器”等一系列产品。产品投入市场后深受用户的欢迎与好评。第一章 单芯电缆线路接地系统的处理一方面，单芯电缆的导线与金属屏蔽（或金属护套）的关系，可看作一个变压器的初次级绕组。当电缆的导线通过交流电流时，其周围产生的一部分磁力线将与屏蔽层铰链，使屏蔽层产生感应电压，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；另一方面，在外界交变磁场作用下，金属屏蔽层也产生感应电压，感应电压大小与磁场强度大小成正比。电缆较长时，屏蔽层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，屏蔽上会形成更高的感应电压，如果不采取有效的保护措施，感应电压可能击穿电缆外护套绝缘。单芯电缆运行时，金属屏蔽层产生有感应电压，如果屏蔽层两端同时接地，使屏蔽层与接地体形成闭合通路，屏蔽层中将产生环形电流，屏蔽层上的环流与导体的负荷电流基本上为同一数量级，将产生很大的环流损耗，使电缆发热，影响电缆的载流量，减短电缆的使用寿命，甚至发生火灾。当电缆外护套受外力损伤绝缘降低，或电缆金属屏蔽层接地方式不妥使电缆屏蔽层产生较高感应电压时，外护套被感应电压击穿，造成金属屏蔽层对地发生闪络放电或直接导通造成屏蔽层两点或多点接地产生环流。闪络放电也是引起电缆火灾的原因之一。故，单芯电缆外护套不但具有良好密封防水性能而且应有良好的绝缘性能，金属屏蔽层必须采取可靠合理的接地方式，并必须接有过电压保护装置，在故障等情况下释放过高的感应电压，对电缆绝缘护套进行保护。在设计电缆线路时，除满足电压等级及载流量外，还应考虑电缆敷设弯曲半径等施工可行性、电缆附件制作施工时的方便性，及电缆金属护层的接地方式。高压电缆线路安装运行时，按照GB50217-1994电力工程电缆设计规程4.1.9项要求：单芯电缆线路的金属护套只有一点接地时，未采取不能任意接触金属护套的安全措施时不得大于50V，采取有效措施时，不得大于100V，并对地绝缘。设计单芯电缆屏蔽的接地方式的基本原则是：一点接地时，在正常运行情况下，任意位置电缆屏蔽层的最大感应电压应不大于50V。理论上应先根据电缆的结构、排列方式、载流量及邻近的电缆排列运行情况及其他导体电流产生的磁场影响运用计算公式计算电缆在正常运行情况下感应电压为50V时相应电缆的长度L。再根据电缆实际路径所需的电缆总长度及有利于安装电缆接头的位置来设计电缆的电缆屏蔽接地方式。实际上因现场邻近的电缆排列运行及其他导体电流产生的磁场情况不明或复杂，不能确切计算电缆长度L，只能通过粗略估算或根据运行经验确定电缆长度L 。根据实例计算及运行经验，电网26/35 kV1*（240mm2630mm2）电缆长度L一般为900600米、64/110 kV1*（240mm2630mm2）电缆长度L取700500米。根据35 kV、110 kV单芯电缆运行经验，对于27.5kV（U0）电气化铁道专用1*（240mm2400mm2）单芯电缆，电缆长度L一般取800米。第一节 A、B、C、三相单芯电缆基本的接地方式1、屏蔽一端直接接地，另一端通过护层保护接地：当线路长度X在XL时，护套屏蔽层可采用一端通过“接地监测箱”接地或直接接地(电缆终端位置接地)，另一端通过护层保护装置（俗称“接地保护器”、“接地保护箱”）接地。在线路长度稍大于L时下，感应电压超出允许值50伏时，这种接地方式可安装一条沿电缆线路平行敷设的回流线。装设回流线有助于降低感应电压。回流线两端须良好接地。敷设回流线时应使它与中间一相电缆的距离为0.7s(s为相邻电缆间的距离)，并在线路一半处换位。(见下图)。1-电缆 2-终端头 3-电缆金属屏蔽层接地线 5-接地保护箱（含保护器4） 6-回流线 7-接地监测箱2、屏蔽中点接地A、 线路长度X在LX2L时（基本上为两盘电缆长度）时，采用电缆屏蔽层中点接地的方式。在线路的中间位置，将屏蔽层通过“接地监测箱”接地或直接接地，电缆两端的终端头的屏蔽通过“接地保护箱（器）”接地。中间接地点一般需安装一个直通接头(见下图)1-电缆 2-终端头 3-电缆金属屏蔽层接地线 5-接地保护箱（含保护器4） 6-回流线 7-接地监控箱B、中点接地方式也可采用第二种方式，即在线路中点安装一个绝缘接头，绝缘接头将电缆屏蔽断开，屏蔽两端分别通过“接地保护箱”（护层保护器）接地，两电缆终端处屏蔽通过“接地监测箱”接地或直接接地。(见下图)1-电缆 2-终端头 3-电缆金属屏蔽层接地线 4-接地监测箱5-接地保护箱（含保护器） 6-回流线 7-接地保护箱（含保护器） 8-绝缘接头两种中点接地方式的比较：通过直通接头接地，可减少一台“接地监测箱”，但电缆外护套出现故障时，不便确定故障点在接头的左边而是右边，电缆维护不方便；通过绝缘接头接地，多一台“接地监测箱”，成本略有增加，但能很快确定故障点在接头的左边而是右边，方便维护。当电缆线路长度X略大于2L时，在分段中再装设回流线。装设回流线可降低屏蔽的感应电压，单段电缆长度可适当加长。3、金属屏蔽层交叉互联：3.1电缆线路长度X当2LX3L时(三盘电缆)，可以采用屏蔽层交叉互联。这种方法是将线路设计分成长度相等的三小段，每小段之间装设绝缘接头，绝缘接头处三相屏蔽之间用同轴电缆，经“交叉互联箱”进行换位连接，交叉互联箱装设有一组护层保护器。在电缆终端头处金属层通过“接地监测箱”接地或直接接地。(见下图)1、绝缘接头 2、电缆 3、终端头 4、电缆金属屏蔽层接地线 5、接地监测箱 6、交叉互联箱 7、同轴电缆 8、接地线3.2 电缆线路长度X当3LX4L时(四盘电缆)，将3L线路设计分成长度相等的三小段，每小段之间装设绝缘接头，绝缘接头处三相屏蔽之间用同轴电缆，经“交叉互联箱”进行换位连接，交叉互联箱装设有一组护层保护器。3L长度电缆与余下的一段电缆间用直通接头连接，直通接头处用“接地监控箱”进行接地或直接接地，此段电缆终端头处电缆金属层经“接地保护箱（器）”接地。线路上每两组绝缘接头夹一组直通接头。(见下图)此方案特别适用于有部分库存长度不等的电缆，新增的电缆设计成等长长度进行交叉互联，库存电缆做直通连接。1、绝缘接头 2、电缆 3、终端头 4、电缆金属屏蔽（护套）接地线 5、接地监测箱 6、交叉互联箱 7、同轴电缆 8、接地线 9、直通接头3.3 电缆线路长度X当4LX5L时(五盘电缆) ,这种方法是将线路前3L长度设计分成长度相等的三小段，每小段之间装设绝缘接头，绝缘接头处三相屏蔽之间用同轴电缆，经交叉互联箱进行换位连接，交叉互联箱装设有一组护层保护器。在余下的长度中分成两段用绝缘接头连接，此绝缘接头处用两组“接地保护箱”分别将两边电缆金属经保护器接地。在两部分间用直通接头连接，此直通接头处用“接地监测箱”将电缆护套接地或直接接地。在两电缆终端头处金属层通过“接地监测箱”接地或直接接地。见下图。若电缆偏长时也可以重新确定单段电缆长度，采用后一种接地方式。1、绝缘接头 2、电缆 3、终端头 4、电缆金属屏蔽（护套）接地线 5、接地监测箱 6、交叉互联箱 7、同轴电缆 8、接地线 9、直通接头3.4 电缆线路长度X当5LX时，方法是将线路分成长度相等的三的倍数段，使每段长度上的护套感应电压不大于50伏。三小段为一大段,每小段之间装设绝缘接头，绝缘接头处三相金属护套之间用同轴电缆，经交叉互联箱进行换位连接，交叉互联箱装设有一组护层保护器。每一大段间用一组直通接头，直通接头处用直接接地箱将电缆金属护套接地。见下图。1、绝缘接头 2、电缆屏蔽 3、终端头 4、电缆金属屏蔽（护套）接地线 5、接地箱 6、交叉互联箱 7、同轴电缆 8、接地线索 9、直通接头A、B、C三相单芯电缆金属护套接地方法较多，其基本的原则是使每段的感应电压在许可的范围之内。电缆的最大的上盘长度有相关的规定，在设计电缆单段长度时，不宜超过相应的最大的上盘长度，否则会造成生产、运输困难。若电缆长度可以生产的很长又能满足运输要求、且敷设无困难时，为满足电缆屏蔽接地方式的要求，可以在电缆主绝缘不断开的情况下做一个或几个“屏蔽隔离接头”俗称“假接头”来方便屏蔽层进行各种接地处理。第二节 单相单芯电缆基本的接地方式因为三相单芯电缆金属屏蔽层的感应电势矢量和为零，故可以采取金属屏蔽层交叉换位来进行平衡，使每根电缆金属屏蔽层感应电势降到最小。单相单芯电缆没有此种“得天独厚”的条件，接地方法就比较单调，其基本的原则是将较长线路电缆进行分段，使每段的感应电压在许可的范围之内。1、屏蔽一端直接接地，另一端通过护层保护接地：当线路长度X在XL时（基本上为一盘电缆长度），护套屏蔽层可采用一端通过“接地监测箱”接地或“直接”接地(电缆终端位置接地)，另一端通过护层保护箱（“接地保护箱”）接地。如下图示所示。1、电缆 2、终端头 3接地电缆 4接地监控箱 5接地保护箱（器）2、屏蔽中点接地线路长度X在LX2L时（基本上为两盘电缆长度）时，采用电缆屏蔽中点接地的方式。在线路的中间位置，将屏蔽层通过“接地监测箱”接地或“直接”接地，电缆两端的终端头的屏蔽通过“接地保护箱（器）”接地。电缆线路中间需安装一个“直通接头”，或可以安装一个“接地接线盒” （老的电缆线路改造）(见下图)，1、电缆 2、终端头 3接地电缆 4接地监测箱 5接地保护箱（器） 6、直通接头（或接地接线盒）3、线路分段中点接地A、电缆线路长度X当2LX3L时(三盘电缆)，采用“绝缘接头”或“金属屏蔽层隔离接头”（既有线路改造）将线路分成一大段和一小段，用“直通接头”将其中的大段再分成两小段。大段部分采用“屏蔽中点接地”方法进行接地，小段部分采用“屏蔽一端直接接地，另一端通过护层保护接地”方法进行接地。见下图所示。1、电缆 2、终端头 3接地电缆 4接地监测箱 5接地保护箱（器） 6、直通接头 7、绝缘接头（或金属屏蔽层隔离接头）B、电缆线路长度X当3LX4L时(四盘电缆)，如下图所示，采用绝缘接头将线路分成两个大段，大段再用直通接头分成两小段。大段部分采用“屏蔽中点接地”方法进行接地。 1、电缆 2、终端头 3接地电缆 4接地监测箱 5接地保护箱（器） 6、直通接头 7、绝缘接头 C、电缆线路长度更长时，如下图所示，采用绝缘接头将线路分成数个大段，大段再用直通接头分成两小段。大段部分采用“屏蔽中点接地”方法进行接地。 1、电缆 2、终端头 3接地电缆 4接地监测箱 5接地保护箱（器） 6、直通接头 7、绝缘接头对于较大长度单芯电缆线路，为使电缆金属屏蔽层（含金属铠装层）的感应电势与电缆的接地环流控制在一定范围之内，需将电缆的金属屏蔽层在计算确定的位置点引出接地，或将电缆的金属屏蔽层分成数段并分别引出以便采取不同的接地方式，“直通接头”、“绝缘接头”、“接地接线盒”就是为实现上述目的而设计的产品。1、直通接头，与普通接头相同点，在两根电缆的连接处恢复电缆绝缘及相应结构实现电缆的对接。不同之处，在实现电缆对接的同时，将电缆的金属屏蔽层、金属铠装层分别引出，用于接地。直通接头设计生产施工的重点在确保电缆连接可靠的同时，接地线引出连接点应连接可靠，接触电阻小，满足短路电流的通流要求。直通接头应有良好防水密封性能，若无特别说明时应能满足直埋或较长时间泡水的要求。直通接头为实现防水密封功能一般设计有带保护层的铜壳或及玻璃钢保护盒。2、绝缘接头，在两根电缆的连接处恢复电缆主绝缘及相应结构，实现电缆对接的同时，将两根电缆的外半导电层、金属屏蔽层、金属密封层、金属铠装层等实施电气绝缘隔离（故俗称：绝缘接头），绝缘强度满足相关规程要求，并各自分别引出用于接地。与直通接头一样，接地连接点应安全可靠，接头满足防水密封要求。实现两根电缆的外半导电层、金属屏蔽层、金属密封层、金属铠装层在接头处的电气绝缘，其结构设计、生产、施工是绝缘接头的重中之重，为可靠地实现电气绝缘，通常设计有“绝缘隔离环”装置。绝缘接头都设计有铜壳。需加强防水时采用玻璃钢保护盒。3、接地接线盒，单芯电缆生产盘长足够长，电缆线路无需中间接头，或既有单芯电缆线路接地方式改造时，在电缆非接头处为满足接地方式的需要，安装“电缆接地接线盒”实现“直通接头”或“绝缘接头”的接地功能。也就是说，接地接线盒处的电缆主绝缘与导体是电缆原有的不断开的。与直通接头、绝缘接头相对应，接地接线盒根据实际需要又分为：直接接地接续线盒、绝缘接地接线盒两种。 直通接头绝缘接头接地接线盒第二章 单芯电缆接地环流监测箱一、产品简介本产品有直接读数式、警报式两种，用于单芯电力电缆金属屏蔽层的直接接地及接地环流的监视。在电缆系统初次投入运行时，根据电流表读数就能很快判断电缆金属护层接地是否正确；在运行中可直接读出接地电流的大小。在接地电流超过设置值如电缆外护套破坏等原因产生接地环流时，警报式监测箱会发出灯光与声音报警。具有对电缆进行在线监测的功能。二、产品型号 kV-ZJDK - 1/2/3接地电缆数量 D：读数式、J：警报式 接地箱监控箱 电压等级三、产品外形图（三相警报式） （三相读数式）四、产品特点接地箱为铝合金外壳，全密封式结构具体良好防腐性及防水密封性能；接地线采用插拔式连接方式，施工维护方便快捷；警报式接地监控箱能直接读数外还具有声音与灯光报警功能，报警启动电流可以无级调整设定，当接地环流超出设定值时，接地监控装置发出警报。五、订货说明1、电流表变比1：50，量程常规配套规格有100A、200A、400A三种，用户订货时根据线路可能的最大环流，确定电流表的规格大小，方便读数。2、警报式接地监测箱信号220V电源用户自备。3、订货时请说明接地电缆的导体截面与材料。 第三章 27.5kV单芯电缆护层保护箱（/器）一、保护箱型号：ZJDB-3产品外形与尺寸电气参数系统标称电压U08/20冲击电流试验20次直流参考电压U1mA残压标称放电电流下残压工频导通电压kV持续运行电压kV方波通流量27.5kV5kA4.5kV9 kV3.03.52.5600A产品简介ZJDB-3型电缆护层保护箱，执行标准：IEC60099-4、GB11032-2000，适用于27.5KV单芯电缆护层的过电压保护。安装在户外电缆终端头处，防止单芯电缆产生接地环流，保护电缆绝缘护层免遭过电压击穿。产品由保护器元件、外保护壳、接线金具三部分组成。保护器元件核心为ZnO阀片，ZnO阀片与导电金具由粘接材料粘接为一个整体，外用优质硅橡胶包囊，增强绝缘与密封。外壳为铝合金材料，耐腐蚀、耐老化。采用“o”形密封圈进行密封，密封性能好，具有优良的防水、防潮性能，适用于电缆沟等可能浸水处安装。产品安装固定方式ZJDB-3型电缆护层保护箱，设计有固定两种方式。产品可方便在铁塔或砼杆、电缆沟中安装使用。用户不特别指出固定方式时，为螺栓固定。订货说明ZJDB-3型护层保护箱，设计配套接地电缆为50mm2，长度为0.5米,订货有不同要求时,请另作说明。产品使用条件1、海拔高度小于3000米 2、环境温度：-45+553、室内外使用二、保护器型号：FBY-6B-电气参数系统标称电压U08/20冲击电流试验20次直流参考电压U1mA残压标称放电电流下残压工频导通电压kV持续运行电压kV方波通流量27.5kV5kA4.5kV9 kV3.03.52.5600A第四章 10kV单芯电缆护层保护器电气参数系统标称电压U08/20冲击电流试验20次直流参考电压U1mA残压标称放电电流下的残压工频导通电压kV持续运行电压kV方波通流量10kV5kA2.5kV3.8kV1.82.01.5600A第五章 电缆终端固定与电缆固定夹具27.5kV电缆外径与重量一览表电缆结构与规格1*1501*1851*2401*3001*400铝带铠装电缆外径mm56585860606262646668电缆重量kg/m4.34.85.46.27.4铝丝铠装电缆外径mm61636365656767697173电缆重量kg/m5.05.56.26.98.2注：不同生产厂家同一规格电缆外径与重量稍有差异,实际尺寸与重量与电缆厂家联系。二、27.5kV电缆户外终端头与端子板部尺寸图三、电缆固定夹具系列产品1、单孔铝合金系列电缆固定夹具特点：夹具体采用高强度抗磁防腐铝合金为材料，内衬有橡胶垫，将一根电缆进行刚性固定。固定夹具由螺栓固定在电缆支架或桥架上。根据用户要求螺栓可选用不锈钢螺栓。（1）适用电缆外径：29-39mm，型号：JGW-TL-0 （2）适用电缆外径：40-55mm，型号：JGW-TL-1 （3）适用电缆外径：56-74mm，型号：JGW-TL-22、三孔“品字形”铝合金系列电缆固定夹具特点：夹具体采用高强度抗磁防腐铝合金为材料，内衬有橡胶垫，将三根电缆进行“品字形”固定，以减小金属护套的感应电压。固定夹具由螺栓固定在电缆支架或桥架上。根据用户要求螺栓可选用不锈钢螺栓。型号适用电缆外径L1L2L3L4MJGP-145-55 mm150180651352-M12JGP-255-68 mm186214701562-M12JGP-368-80 mm224264751862-M143、三孔“一字形”铝合金系列电缆固定夹具特点：夹具体采用高强度抗磁防腐铝合金为材料，内衬有橡胶垫，将三根电缆进行“一字形”固定。固定夹具由螺栓固定在电缆支架或桥架上。根据用户要求螺栓可选用不锈钢螺栓。（1）、型号：JGY-1， 适用电缆外径40-55 mm（2）、型号：JGY-2 适用电缆外径56-74 mm4、壁挂式电缆固定夹具特点：专为电缆固定在隧道壁、电缆沟壁等墙壁上设计。夹具体采用高强度抗磁防腐铝合金为材料，内衬有橡胶垫，将三根电缆进行上下“一字形”固定。适用于三芯、单芯电缆。固定夹具由膨胀螺栓或预埋件固定在墙壁上。固定夹具总额定承重为200千克，根据电缆重量约1.8左右米安装一个。序号型号适用电缆外径固定螺栓1JGBG-140-55 mm膨胀螺栓2-M122JGBG-256-74 mm膨胀螺栓2-M125、悬挂式电缆固定夹具(1)、单孔悬挂式特点：夹具体采用高强度抗磁防腐铝合金为材料，内衬有橡胶垫。适用于一根三芯、单芯电缆需要悬挂时使用。电缆可绕悬挂轴转动。固定夹具总额定承重为100千克，根据电缆重量约2米左右安装一个。序号型号适用电缆外径L1JGX-040-50 mm28082JGX-150-60 mm28083JGX-260-70 mm290104JGX-370-80 mm30610（2）、三孔悬挂式特点：内衬有橡胶垫，夹具体一半采用高强度钢材，一半采用高强度抗磁防腐铝合金为材料，既保证了夹具体强度，又阻隔磁路，适用于三根三芯或单芯电缆同时悬挂固定。固定夹具总额定承重为200千克，根据电缆重量约1.8米左右安装一个。序号型号适用电缆外径L1JGXS-028-40560102JGXS-140-55560103JGXS-256-74560126、壁挂式电缆固定挂钩特点：专为电缆在隧道、电缆沟壁等墙壁上敷设时设计，与壁挂式电缆固定夹具配合使用。挂钩采用高强度抗磁防腐铝合金为材料，配套有橡胶垫，将三根电缆进行上下“一字形”摆放。挂钩由膨胀螺栓或预埋件固定在墙壁上。挂钩总额定承重为200千克，根据电缆重量约1.8左右米安装一个。序号型号适用电缆外径固定螺栓1JGBJ-140-55 mm膨胀螺栓2-M122JGBJ-256-74 mm膨胀螺栓2-M12