摘要：高压电缆的有效接地方式对于电缆系统的正常运行具有重要意义。在长距离多段电缆线路中，出现了有别于传统的接地方式—混合接地。该方式既有保护接地功能，又有直接接地功能，其护层感应电压符合电缆系统长期有效运行。

关键词：高压电缆；接地箱；混合接地

  Manufacture and Application of Mixed Grounding Box for High Voltage Cable

Abstract: The effective grounding mode of high voltage power cables is of great significance to the normal operation of the cable system. In the long distance and multi section cable lines , there is a new grounding mode- mixed grounding which is different from the traditional way. This method both has protective grounding function and direct grounding g function, furthermore the induced voltage of the sheath conforms to the long-term operation of the cable system

Key words: high voltage cable; grounding box; mixed grounding

0 前言

电缆输电功能是高压导体被固体绝缘材料隔离并被封闭在金属屏蔽管内，从而实现了更加安全可靠的输电。电缆的金属屏蔽管必须有效可靠接地，才能保证电缆绝缘长期稳定发挥作用。

当单芯电缆线芯通过电流时，就会有磁力线交链金属屏蔽层，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。当高压电缆很长时，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，屏蔽形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘^[1-2]。因此须采取正确的接地方式以保证电缆正常运行。

1 常用的接地方式简介

常用的接地方式有直接接地、保护接地、交叉互联接地。这三种接地方式大量运用的35kV及以上单芯高压电缆系统。

按照GB50217-2007《电力工程电缆设计规范》要求： 在运行中，单芯电缆金属护套内感应电压在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 100 V，并对地绝缘^[3]。设计单芯电缆屏蔽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 50 V。若电缆金属护套一端三相互联并接地，另一端不接地，则电缆金属护套中虽无环流，但在未接地端会出现冲击过电压或工频感应过电压。过电压可能击穿电缆外护层绝缘，造成电缆金属护套多点接地故障，大幅增加环流附加热损耗，严重地影响电力电缆正 常运行甚至大幅减少电缆使用寿命。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，据此，高压电缆线路安装时，应该按照 《电力工程电缆设计规程》（GB50217-1994）的要求，单芯电缆线路的金属护套只有一点接地时，金属护套任一点的感应电压不应超过 50～100 V，并应对地绝缘；如果大于此规定电压时，应采取金属护套分段绝缘或绝缘后连接成交叉互联的接线^[4]。

2 混合接地箱的来源

现在电缆线路长短不一，长度超过一定距离，必须分段接地，常用接地方式有：（1）一段电缆2个终端，接地方式：一端直接接地、另一端保护接地，如图1所示。

 

图1

（2）二段电缆，2个终端，一个接头，其接地方式：接头直接接地、两个终端保护接地，如图2所示。

 

图2

（3）三段电缆：2个终端，两个绝缘接头，其接地方式：两个接头保护接地、两个终端直接接地，如图3所示。

 

图3

（4）四段电缆：2个终端，两个绝缘接头，一个直通接头，其接地方式：直通接头直接接地、两个绝缘接头保护接地、一个终端直接接地、另一个终端保护接地，如图4所示。

 

图4

（5）五段电缆：在第四个接头处，没法用现有三种接地方式解决，如图5所示。

 

图5

 

 

（6）六段电缆，接地方式如图6所示：

 

图6

以此类推，我们发现，只有出现在5、11、17、23、29段电缆数量时，常规的接地箱不适合，需采取特使的方式即混合接地的方式，此种方式既有保护接地功能，又有直接接地功能。

3 混合接地箱的图示及变化

同轴电缆接地如图7所示：

 

图7

 

单芯接地电缆接地如图8所示：

  

图8

4 短路感应电压的计算和保护器参数的选择

4.1 短路感应电压的计算

短路感应电压的计算公式：

    E=jω×I×L×2×10^-7×ln(2S/d)

式中：

ω=2πf   频率f=50HZ；

I：最大护层短路电流(kA)，一般为25-40 kA；

L：电缆段长（米）；

S：电缆相间距（mm）；

D：铝波纹管的外径（mm）。

4.2 保护器参数的选择

保护器参数的选择依据和型号选择：

a）保护器临界电压（1mA DC时）＞短路感应电压。

b）保护器临界电压（1mA DC时）值尽可能小，以保证安全。

保护器的过10kA电流时残余（放电）电压应该小于HDPE护套的破坏电压。HDPE护套的最小耐压Vc的计算如下：

    Vc=Vs×t_min×k1×k2×k3×k4

式中：

Vc： HDPE护套耐受最小破坏电压（kV）

Vs：HDPE护套耐受冲击电场强度（kV/mm）

t_min：HDPE护套绝缘厚度5.0mm

k1：反复冲击系数，0.9

k2：HDPE吸潮系数，0.8

k3：温度系数，0.9

k4：外伤系数，1.0

5  运用

    高压电缆混合接地箱已在南网、国网等多个供电局的长距离线路中运用，经检测护层感应电压和护层环流，表明运行良好。

6 结论

高压电缆接地需要严格按照国标有关规程严谨计算、精心制作、合理施工。随着电缆线路的日益延长，接地系统会日益复杂。新型混合接地箱的出现，为高压电缆安装提供一种全新的、灵活多变的接地方式，可以解决绝多数复杂电缆线路的接地问题。

 

参考文献

[1] 邱昊, 郑志源. 高压单芯电缆交叉互联接地方式优化研究[J]. 电线电缆, 2014, 3(3):33-37.

[2] 郑肇骥, 王琨明. 高压电缆线路[M]. 北京：水利电力出版社, 1993.

[3] GB50217-2007  电力工程电缆设计规范[S].

[4] GB50217-1994  电力工程电缆设计规程[S].