研究35KV单芯电缆金属护套接地方式及重要性分析

研究35KV单芯电缆金属护套接地方式及重要性分析

孙晓霞

（山东大成生物化工有限公司山东淄博255000）

摘要：基于35KV单芯电缆金属护套接地方式及重要性分析，工作人员首先要分析事故情况，然后阐述35KV单芯电缆金属护套的接地方式，最后进行重要性分析，为热电厂的安全运营提供有利的基础和重要保障。

关键词：单芯电缆；金属护套；接地方式

2012年6月7日下午14:40分大成热电电气主控室电脑后台发降压站甲变中压侧3U0接地报警信号，说明35kV电缆线路出现接地故障，15:51分成农线过流一段保护动作，成农线73开关跳闸，导致大成农药总厂全部停电。现对单芯电缆金属护套的接地方式及重要性进行分析。

1事故情况分析

针对此事故进行分析，工作人员接到通知后，动力分厂立刻派相关人员赶到事故现场，在开发区东大化工北墙外，华光化工厂南门斜对过，发现敷设在东大院墙外电缆桥架上的电缆有爆燃现象，现场已无明火。动力分厂厂长立即电话通知电厂电气车间将成农线73开关断电并做好安全措施（合接地刀）。

通过分析电厂电脑后台事故记录发现，引起此事故的最初原因为一相电缆爆燃首先单相接地（甲变中压侧3U0接地报警），继而燃烧引起另外两相电缆燃烧导致相间短路（成农线过流一段保护动作）。从事故现场分析，本次单相接地是因为一相电缆爆燃引起，发生爆燃首先有热源，事发后，从电厂后台查到成农线当时电流为56A,35kV单芯240电缆载流量为630A，所以导体不存在发热问题[1]。但是此电缆屏蔽层两头都接地，应有感应环流电流存在。这也会造成电缆发热，从现场看屏蔽层已经变色。

2单芯电缆的接地方式选择

该线路为35kV单芯电缆线路，当单芯电缆在交变的电压下运行时，线芯中通过的交变电流必然会产生交变的磁场，磁场产生的磁链不仅和线芯相链，也和金属屏蔽层相链，必然会在金属屏蔽上产生感应电动势和感应电流。

2.1运行中单芯电缆金属护套的感应电压

工作人员要明确单芯电缆的导线与金属护套的关系，然后将其当做一个变压器的初次级绕组。一旦电缆的导线通过交流电，就会造成周围产生屏蔽层铰链。分析屏蔽层出现的感应电压，其大小与电缆线路成正比。

2.2单芯电缆金属护套内感应电压及环流的危害

单芯电缆在运行中其金属护套上的感应电压、电缆线路的长度以及流过导体的电流有一定比例。例如电缆线路较长时，金属护套上感应的电压比较大，相加可能会危及人们的生命安全[2]。如果在这种情况下，出现短路或是其他故障，金属护套上会产生更大的感应电压。

2.3单芯电缆金属护套接地方式

高压单芯电缆金属护套并不像三芯电缆一样两端直接接地，而是需要根据实际的运行情况、线路长度以及电压等级进行考虑。在高压单芯电缆线路安装中，要遵守相关规范，确保其在运行情况下，任意位置的电缆屏蔽层的最大电压都不会超过50V，防止其损坏电缆。主要的接地方式有以下五种：

1)金属屏蔽层一端直接接地，另一端通过护层保护器接地；

2)金属屏蔽层中点直接接地，两端通过护层保护器接地；

3)金属屏蔽层一端直接接地，电缆中间护层交叉互联接地，另一端通过护层保护器接地；

4)金属屏蔽层一端直接接地，若干个护层交叉互联接地，金属屏蔽层中点直接接地，若干个护层交叉互联接地，另一端金属屏蔽层直接接地；

5)金属屏蔽层两端直接接地。

335KV单芯电缆金属护套接地的重要性分析

该线路采取了两端直接接地的方式，接地端和大地形成闭合回路产生环流（该环流包括电缆正常运行时的感应电流和非正常运行时的感应电流），环流产生的热量聚集在电缆屏蔽层危及线路的安全运行。

确认电厂做好安全措施后，动力分厂电工立即爬上桥架打开盖板，发现事故电缆为35kV单芯240mm2铜芯电缆（三条），现场清晰可见交联聚乙烯完全碳化，一相导体铜线在绝缘燃烧后完全暴露，并严重损坏相邻两相电缆，桥架内张热到鲁昊的一条35kV三芯185mm2铜芯电缆也因此受损[3]。分析其内部的接地方式有误，都会导致的感应电压增高。由此外护套会被击穿，金属屏蔽层出现闪络放电以及多点产生环流。由于线路原先有接头，铜屏蔽层和接地铜编织线连接处的电阻较大，所以环流产生的热量在铜编织线和金属屏蔽层连接处最大，该热量对电缆本体绝缘长期作用，致使绝缘逐渐碳化，出现接地现象。在此基础上，其电路受到短路电流冲击，使导体和屏蔽层形成短路，导致了出现爆炸[4]。

由于该线路较长，金属屏蔽层产生的感应电压有可能击穿电缆外护套。这种接地方式，在电缆正常运行时，线路一端与地面相连，另一端连接在其他设备上，无法通过地面构成回路，避免了环流的形成；在电缆非正常运行时，屏蔽层产生较高的感应电压，由于护层保护器材料的非线性电阻特性，保护器在高电压的状态下呈现低电阻状态，相当于直接接地，消除瞬态较高的感应电压。电力线路设计中，关于接地方式规定为：无保护接地的情况下，感应电压不能超过50V，有保护接地情况下，感应电压不应超过100V。该线路感应电压均已超过50V，必须采用一端直接接地，另一端保护接地的方式。成农线大约1400米的距离已有至少五处接头，薄弱环节较多，加之电缆本身绝缘质量问题，再次发生单相接地的几率非常大。

结束语

因此，采取一端直接接地另一端保护接地的方式即安装护层保护接地箱，既可以保证线路不产生环流，同时又避免非正常运行时的安全隐患。虽然不接地系统单相接地允许坚持运行2小时，但是通过这几次事故的教训，我们还是建议电厂在后台发出甲变中压测3U0接地报警信号时，应及时通知农药拉路，在电厂做好安全措施后，进行故障查找，以免时间久了事故扩大。通过有效的技术手段降低金属屏蔽层中的感应电压和感应电流，降低能源的损失和感应电流产生的热量对电缆绝缘和外护套的烧蚀，保证线路安全可靠运行。

参考文献

[1]梁型淦,王昱力,张磊.220kV电缆护套单相接地故障过电压特性[J].武汉大学学报(工学版),2013,06:747-751.

[2]赵宏宁.35kV单芯电缆头频繁击穿故障分析及预防[J].电力安全技术,2012,03:55-57.

[3]程子霞,薛文彬,周远翔,刘睿,岳振国,金金元.电气化铁路27.5kV单相单芯交联聚乙烯电缆载流量计算[J].高电压技术,2012,11:3067-3073.

[4]张小龙,庄立生,王沛栋,徐春红,李长林.一起单芯电缆金属护套接地保护缺陷分析[J].供用电,2015,04:64-67.