从一起电缆故障谈高压电缆金属护套接地的重要性.pdf
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2004年第3期（总第137期）山东电力技术SHANDONGDIANLIJISHU从一起电缆故障谈高压电缆金属护套接地的重要性DiscussionontheImportanceofSheathGroundingfromaPowerCableFault姚金霞（山东电力研究院，山东济南250002）摘要：
对高压电缆金属护套的接地方式进行了阐述，并通过对一起电缆护套接地故障的原因分析，强调金属护套接地的重要性。
关键词：
高压电缆；金属护套；接地方式；电缆故障Abstract：
ThegroundingmodeofmetalsheathofhighvoltagepowercableisintroducedinthispaperThroughtheanalysisonapowercablefaulttheimportanceofsheathgroundingisemphasizedkeywords：
hishvoltagepowercable；metalsheath；groundingmode；cablefault中图分类号：
TM645文献标识码：
B文章编号：
10079904（2004）03003203l故障简介ZX电厂#2联变220kV侧变压器到220kV升压站为电缆连接，电缆长度约550m。
电缆的主要参数和连接方式：
电缆型号：
xDCUwT1800mm电缆额定电压：
UoU：
127220kV电缆金属护套接地方式：
中点直接接地，两端各经一组护层保护器接地。
如图1。
-_lll|E|E|l|E|E|图1220kV电缆接线示意图220kV交联聚乙烯电缆在投运后21分钟时，护套接地箱内保护器发生爆炸。
2超高压电缆的接地方式运行中的超高压交流单芯电缆，在磁力线的作用下，其金属护套上会感应电压，感应电压的大小不仅与流过导线的电流（或短路电流）有关，还与电缆的排列方式和长度有关。
当电缆遭受过电压或发生不对称短路故障时，金属护套上会形成很高的感应电压，将使护套绝缘发生击穿。
因此电缆金属护套对地应保持良好的绝缘，安装时应根据线路的不同情况，按照经济合理的原则在金属护套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。
3221护套两端接地护套两端接地是指电缆金属护套在两个终端位置直接接地的连接方式。
电缆正常运行时，金属护套上的环流与导线的负荷电流基本上为同一数量级。
当电缆线路很短，传输功率很小时，其金属护套上的感应电压也很小，对电缆的载流量影响不大，这种情况下电缆线路可采用金属护套两端接地方式。
金属护套两端接地后，不需要装设保护器，可减少运行维护工作，这与护套损耗相比，相对说可能还是经济的。
22护套一端接地护套一端接地是指电缆金属护套在终端位置采用一端直接接地，另一端经护层保护器接地的连接方式。
电缆线路如与架空线路相连接时，直接接地点一般装设在与架空线路相连接的一端，保护器在另一端。
当电缆线路长度在500m以下时，通常采用此接地方式，由于金属护套的其他部位对地绝缘，这样护套与地之间不构成回路。
按照国家标准，交流单相电力电缆的金属护套，必须直接接地。
为保障人身安全，当电缆运行中未采取不能任意接触金属护套的安全措施时，其金属护套上的正常感应电压不得超过50V；而当采取措施后，例如在不接地端电缆终端位置的金属护套上用玻璃绝缘材料包裹起来时，该感应电压允许提高为IOOV。
护套一端接地的电缆线路，还必须安装一条沿电缆线路平行敷设的导体（回流线），并在电缆线路一半处换位。
单相接地短路故障时，接地短路电流可以通过回流线流回系统的中性点。
由于通过回流线的接地电流产生的磁通抵消了一部分电缆导线维普资讯http:
/山东电力技术SHANDONGDIANLIJISHU2oo4年第3期（总第137期）接地电流产生的磁通，因而装设回流线后可降低短路故障时的感应电压。
23护套中点接地长电缆线路采用一端接地时，由于电缆线路过长、感应电压太高，可能使护层绝缘击穿而造成金属护套多点接地。
此时，可以采用护套中点接地的方式。
这种方式是在电缆线路的中间将金属护套接地，电缆两端均对地绝缘，并分别装设一组保护器。
中点接地的电缆线路可以看作一端接地线路长度的两倍。
24护套交叉互联护套交叉互联是指电缆线路分成若干大段，每大段原则上分成长度相等的三小段，每小段之间以绝缘接头连接，绝缘接头处金属护套三相之间用同轴电缆经接线盒（又称换位箱）进行换位连接，绝缘接头处的换位箱内装设一组护层保护器，每大段的两端护套分别互联并接地。
当电缆线路在500m以上时，可采用护套交叉互联的连接方式。
25电缆换位、金属护套交叉互联电缆换位、金属护套交叉互联，是指将电缆线路金属护套交叉互联、同时再将三相电缆本体进行交叉换位的连接方式。
在隧道等电缆本体比较容易换位的宽敞地方，可采用此连接方式。
在这种方式下，三相电缆金属护套电位相量和为零。
此时，金属护套中没有环流，因此此种连接方式较单独的护套交叉互联效果更好。
3护层保护器31护层保护器的作用当电缆受到雷击或操作过电压冲击时，电缆金属护套会感应产生冲击过电压。
一端接地的电缆线路可在非接地端装设护层保护器，交叉互联的电缆线路可在绝缘接头处装设护层保护器，用以限制护套上、绝缘接头上的冲击过电压的升高。
护层保护器内的主要元件是非线性电阻阀片，目前常用的是氧化锌电阻片。
在正常工作电压下，保护器呈现高阻，通过保护器的工作电流极小（微安级），护套与大地之间不构成回路。
当护套上出现的过电压达到保护器的起始动作电压时，保护器内电阻值迅速下降，这时过电流较容易由护层保护器流人大地，而护套上的电压仅为通过电流时保护器的残压。
保护器的残压和起始动作电压要比冲击过电压低得多，从而使护套绝缘避免受过电压的破坏。
32护层保护器的参数选择高压电缆的外护层的冲击试验电压值如表1。
表1高压电缆外护层冲击试验电压值一般来说，护层保护器的冲击残压应低于07倍冲击试验电压，额定电压应高于电缆一端接地短路时在护套不接地端产生的工频感应电压。
4电缆接地故障原因分析电缆的结构如图2所示，尺寸如表2所示。
（导体）（导体屏蔽）（绝缘层）（绝缘屏蔽）一（铜护套），（外护层）图2xLPE电缆结构图表2电缆的尺寸（厚度）铜导体导体屏蔽绝缘层绝缘屏蔽层铜护套HDPE外护层354mm205mm2582mm125mm08mm95mm金属护套接地方式：
电缆护套中点直接接地，两端经保护器接地。
保护器主要参数：
持续运行电压Uc：
60kV故障发生后，对各接地箱进行仔细检查，发现两端保护器接地箱中A相保护器爆炸、电缆中点接地箱A相金属护套引出线对地有明显放电痕迹经分析可能是由于施工失误，电缆护套中点接地A相未接地，此时A相电缆护套通过两端保护器接地。
A相电缆的电气原理图如图3所示，其中C1为线芯对金属护套的电容，C2为金属护套对地的电容，a点电压为系统相电压（约127kV）。
单位长度的电缆的电容量C=2weln（R2R1）。
其中为介电常数，R1为绝缘层内半径，R233维普资讯http:
/2004年第3期（总第137期）山东电力技术SHANDONGDIANLIJISHU9n为绝缘层外半径。
根据电缆的I尺寸等参数，正常运行时A相TC1电缆护套对地电压近似为一26kV，此电压值远大于保护器I的持续运行电压（6kV），保护器在此电压作用下发生爆炸就不图3电气原理图难理解了。
如保护器爆炸后未能及时发现，长期运行将对外护层绝缘造成严重破（上接第25页）坏。
由此可见金属护套接地的重要性。
5结论
（1）高压电缆的接地方式应综合考虑通过电缆的正常工作电流、短路电流及电缆的长度等因素。
（2）运行中的高压单芯电缆，其金属护套应确保至少有一点接地。
并应对高压电缆接地箱进行定期检查。
口（收稿日期：
20031208）图3安装于#5皮带乙侧的MJA煤质在线检测装置MJA煤质成份在线检测装置，包括安装于#5乙皮带上的中子煤质分析仪（CNA）、微波水份仪、煤层限高器三部分，和电子控制柜、计算处理柜组成。
主测量系统布置如图3所示，煤质检测信号接入#7、#8炉DCS系统和MIS系统。
5装置的功能
（1）煤质常规指标在线分析及越限报警功能工业分析指标在线分析全水份Mar固有水份Mad干燥基灰份Ad可燃基挥发份Vdaf固定碳FCad高位热值Qgr，adMJkg低位热值Qnet，arMJkg元素分析指标在线分析CarHarOarNarSt，ar灰成份指标在线分析Ak03Fe2O3SiO2CaOTi02K20Na2O
（2）分析结果历史显示及数据查询（3）与DCS双向通讯功能6现场应用情况MJA电站入炉煤成份在线检测装置自在电厂安装调试投入运行以来，能在线检测入炉煤的元素成份、工业成份、灰成份和其他煤质特性指标，系统运行稳定，测量准确，数据及时，无须现场维护，在锅炉运行指导中正发挥越来越大的作用，应用表明，MJA煤质成份在线检测装置主要有以下特点：
该装置不仅能实时的提供入炉煤的工业分析指标（挥发份、水份、灰份、固定碳、发热量），而且能实时的提供燃煤元素成份、灰成份和其他煤质特种指标。
由于该装置是对皮带上的全部煤流进行检测分析，不存在取制样误差，分析数据准确可信，而且避免了机械取制样装置大量的现场维护量。
根据煤质成份的实时分析与煤质特性诊断信息，可实时用正反平衡计算锅炉热效率，分析锅炉效率的主要影响因素，给运行人员调整燃烧提供了及时的信息与科学的依据。
该装置使用的是可控制和关断的电子式中子源，断电后无放射性，比同位素中子源有很多优越性，使用维护都很安全方便。
口（收稿日期：
2003一O118）维普资讯http:
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