01单芯电缆线路接地系统的 处理及感应电势计算
浅谈高压电缆金属屏蔽层接地问题
浅谈高压电缆金属屏蔽层接地问题电力安全规程规定：电气设备非带电的金属外壳都要接地，因此电缆的铝包或金属屏蔽层都要可靠接地。
10kV高压电缆金属屏蔽层通常采用两端直接接地的方式。
这是由于10千V电缆多数是三芯电缆的缘故。
上世纪中期前，10kV 电缆均采用油浸纸绝缘三芯电缆。
结构多为统包型，少量为分相屏蔽型。
上世纪末期开始大量使用交联聚乙烯绝缘分相屏蔽三芯电缆，逐步淘汰了油纸电缆。
九十年代以来，随着城市经济建设的迅猛发展，负荷密度增大，环网开关柜等小型设备的应用，城市变电所出线和电缆网供电主干线电缆开始采用较大截面单芯电缆。
单芯电缆的使用提高了单回电缆的输送能力，减少了接头，短段电缆可以使用，方便了电缆敷设和附件安装，也由此带来了金属屏蔽接地方式的问题。
标签：三芯电缆、单芯电缆、一端接地一、单芯电缆金属护套工频感应电压计算单芯电缆芯线通过电流时，在交变电场作用下，金属屏蔽层必然感应一定的电动势。
三芯电缆带平衡负荷时，三相电流向量和为零金属屏蔽上的感应电势叠加为零，所以可两端接地。
单芯电缆每相之间存在一定的距离，感应电势不能抵消。
金属屏蔽层感应电压的大小与电缆长度和线芯负荷电流成正比，还与电缆排列的中心距离、金属屏蔽层的平均直径有关。
1、电缆正三角形排列时，以YJV-8.7/12kV-1×300mm2单芯电缆为例，电缆屏蔽层平均直径40mm，PVC护套厚度3.6mm，当电缆“品”字形紧贴排列，负荷电流为200A时，算得电缆护层的感应电压为每公里10.7V。
2、电缆三相水平排列时，设电缆间距相等，当三相电缆紧贴水平排列，其它条件与1相同时，算得边相的感应电压为每公里16.9V，中相的感应电压为每公里10.7V；当电缆间距200mm时，算得边相的感应电压为每公里36.1V，中相的感应电压为每公里31V。
边相感应电压高于中相感应电压。
（1）当电缆长度与工作电流较大的情况下，感应电压可能达到很大的数值。
交流单芯电缆金属层正常感应电势
交流系统单芯电缆金属层正常感应电势算式
0.1 交流系统中单芯电缆线路一回或两回的各相按通常配置排列情况下，在电缆金属层上任一点非直接接地处的正常感应电势值，可按下式计算：
Es=L*Es0 (F.0.1)
式中 Es――感应电势（V）；
L――电缆金属层的电气通路上任一部位与其直接接地处的距离（km）；
Es0――单位长度的正常感应电势（V/km）。
0.2 Es0的表达式见表F.0.2。
表F.0.2 Es0的表达式
注：1 ω＝2Лf；
2 r――电缆金属层的平均半径（m）；
3 I――电缆导体正常工作电流（A）；
4 f――工作频率（Hz）；
5 S――各电缆相邻之间中心距（m）；
6 回路电缆情况，假定其每回I、r均等。
电力电缆主要电气参数计算及计算实例
1.设计电压电缆及附件的设计必须满足额定电压、雷电冲击电压、操作冲击电压和系统最高电压的要求。
其定义如下：额定电压额定电压是电缆及附件设计和电性试验用的基准电压，用U0/U表示。
U0——电缆及附件设计的导体和绝缘屏蔽之间的额定工频电压有效值，单位为kV；U——电缆及附件设计的各相导体间的额定工频电压有效值，单位为kV。
雷电冲击电压UP——电缆及附件设计所需承受的雷电冲击电压的峰值，既基本绝缘水平BIL，单位为kV。
操作冲击电压US——电缆及附件设计所需承受的操作冲击电压的峰值，单位为kV。
系统最高电压Um——是在正常运行条件下任何时候和电网上任何点最高相间电压的有效值。
它不包括由于故障条件和大负荷的突然切断而造成的电压暂时的变化，单位为kV。
定额电压参数见下表（点击放大）330kV操作冲击电压的峰值为950kV；500kV操作冲击电压的峰值为1175kV。
2.导体电阻2.1导体直流电阻单位长度电缆的导直流电阻用下式计算：式中：R，——单位长度电缆导体在0 ℃温度下的直流电阻；A——导体截面积，如导体右n根相同直径d的导线扭合而成，A=n n d2/4;p 20——导体在温度为20℃时的电阻率，对于标准软铜p 20=0.017241。
, mm2/m：对于标准硬铝：p 20=0.02864。
，mm2/m；首页1234a ——导体电阻的温度系数（1/℃）；对于标准软铜：=0.00393℃-1；对于标准硬铝：=0.00403 ℃-1；k1——单根导线加工过程引起金属电阻率的增加所引入的系数。
一般为1.02-1.07 （线径越小，系数越大）；具体可见《电线电缆手册》表3-2-2；k2——用多根导线绞合而成的线芯，使单根导线长度增加所引入的系数。
对于实心线芯，=1；对于固定敷设电缆紧压多根导线绞合线芯结构，=1.02 （200mm2以下）〜1.03 （240mm2 以上）k3——紧压线芯因紧压过程使导线发硬、电阻率增加所引入的系数（约1.01）；k4——因成缆绞合增长线芯长度所引入系数，对于多芯电缆及单芯分割导线结构，（约1.11）；］k5——因考虑导线允许公差所引入系数，对于紧压结构，约1.01；对于非紧压型，k5=［d/（d-e）］2 （d为导体直径，e为公差）。
高压单芯电缆护层的感应电压的分析与应用
随着十一五工程的相继竣工，使我厂管辖范围内的高压单芯电缆数目增多，发生护层接 地的故障隐患几率增大。在今后的工作中，定期对35-110KV单芯电缆护层的电压、电流的测 试，结合理论上的计算，判别电缆的护层是否存在非正常的接地。
参考文献 1、 欧景茹。高压单芯电缆金属护套感应电压的计算及其保护方式。吉林电力。2001
1、引言
近几年有关电缆护层接地的故障及隐患时有发生，六降压厚板一线 3107 在投运 6 小时 后由于护层接地，导致电缆爆炸；五降压 3215 由于护层接地，接地点的发热温度高达 105℃， 发现及时，避免了电缆爆炸事故的发生；110KV 韩钢线由于护层接地，电缆发热，随时有爆 炸的可能。事故隐患的接连发生，引起了厂领导的高度关注，由于此前未对电缆护层有深入 的了解，所以开始对高压单芯电缆护层的感应电压和感应电流进行研究。
三降压
3 2 1
下火杆
i0：14A
3.7A
19A
1.3A
2.5A 4.4A
45A
I048A
根据以上电缆资料，可得此电缆每米的感应电动势
=2ωiln(2S/Ds)X10-7V/M=2 整根电缆的感应电压 M 整根电缆地电阻、接地电阻、地阻共为2Ω
-7=0.018V/M
所以整根电缆的感应电流i= M =22.275A 故障现象：韩钢线投运带上负荷后（负荷电流为240A）测得各点的数据如下：
9 月 22 日，我们对 110KV 韩钢线电缆故障进行处理，利用查找电缆故障的闪洛法进行 查找，最后在落地新隧道距 1650m 交叉互联箱大约 80m 处发现一点非正常接地。因电缆施工 时，接地极铁片没有处理好，在铺设电缆时由于电缆自身质量较大，直接导致电缆插入接地
单回路高压单芯电缆金属护套感应电压及限制措施
单回路高压单芯电缆金属护套感应电压及限制措施发表时间：2019-12-27T10:51:41.343Z 来源：《中国电业》2019年第18期作者：韦华[导读] 随着社会的发展和进步，现阶段社会各个行业越来越多的拓展了其发展规模摘要：随着社会的发展和进步，现阶段社会各个行业越来越多的拓展了其发展规模，因此大型企业对供电量的需求也越来越高，但由于化工行业在内的多种大型企业自身的供电需求以及生产限制，使得在企业内部不方便进行架空线路的建设，由此厂区内的主要供电线路会使用电缆在桥架中进行敷设的方法，以此满足企业的生产用电需求。
但对于类似110kv单回路高压单芯电缆线路的使用来说，在正常情况下会由于电缆的长度增加而产生更多的问题。
例如电缆金属护套的发热等问题。
从而需要对这些实际存在的问题进行有效的解决和控制，以此确保企业的生产稳定和生产安全。
关键词：单回路高压单芯电缆：电缆金属护套；感应电压及限制措施一、单回路高压单芯电缆金属护套感应电压概述随着社会各行业生产技术和生产规模的逐渐扩大，现阶段采用单回路高压单芯电缆进行供电的企业，在实际生产的整个过程中会由于单回路高压单芯电缆金属护套产生过高的感应电压，而切实影响到生产的稳定进行和生产过程的安全。
从而需要对这一问题进行有效的解决。
具体的，对于金属护套感应电压的产生，是因为当单芯电缆线中有相应的交变电流流过时，交变电流本身周围就会存在交变磁场，从而交变磁场会与电缆回路形成交变磁通，也从而使其与电缆的金属护套产生交链，至此，金属护套就会带有一定的感应电压，感应电压的实际存在会切实影响到线路的检修和维护，并且感应电压所引起的感应电流，会造成金属护套发热严重，进一步使得电能过多的浪费，并降低电缆的载流量，最终会使得电缆加速老化和出现绝缘方面的问题。
从而对于实际使用造成较大的安全隐患和威胁。
根据国标中制定的相关规范和要求，在GB50217-2017《电力工程电缆设计规范》中提出：在没有采取相应能够有效防止人员接触金属护套而产生安全事故的基础上，交流单芯电力电缆整个线路产生的感应电压不应该超过50V。
单芯电缆感应电动势计算
电缆金属套的平均半径（m）
r
T.作频率(Hz)
f
各电缆相邻之间中心距(m)
S
电缆导体正常工作电流(A)
I
电缆金属套的电气通路上任一部位 与其直接接地处的距离(km)
L
0.08 50.00 0.20 2711.00
0.08
单位长度的正常感应电势(V/ km ) 2根电缆并列 3 根电缆呈等边三角形 3 根电缆呈直角形 3 根电缆呈直线并列 两回电缆等距 直线并列（同相序） 两回电缆等距 直线并列（逆相序）
3 根电缆呈直线并列
I/2√（3Y2+（Xs-a）2） 234.416
IXs
151.892
2
两回电缆等距 直线并列 （同相序）
两回电缆等距 直线并列 （逆相序）
I/2√（3Y2+（Xs-b/2）2）
352.608
I （Xs+a/2）
210.934
I/2√（3Y2+（Xs-b）2）
115.319
I （Xs+a/2）
3 根电缆呈等边三角形 3 根电缆呈直角形
Es
12.15
Es
15.08
3 根电缆呈直线并列
Es
两回电缆等距 直线并列（同相序）
Es
两回电缆等距 直线并列（逆相序）
Es
18.75 28.21 9.23
B 相( 中间相)
12.15 12.15 12.15 12.15 16.87 16.87
单位长度的正常感应
电缆回路数
每根电缆相互间中心距均 等时的配置排列特征
A 相或C 相(边相)
B 相( 中间相)
2根电缆并列
01单芯电缆线路接地系统的处理及感应电势计算
单芯电缆线路接地系统的处理及感应电势计算1 概述一般情况下，高压电力电缆和截面较大的中压电力电缆常常制造成单芯结构。
在单芯电缆线路的敷设过程中，常常要涉及到电缆的接地方式及电缆金属屏蔽的感应电势计算。
单芯电缆的导线与金属屏蔽的关系，可看作一个变压器的初级绕组与次级绕组。
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，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击冲击时，屏蔽上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。
如果屏蔽两端同时接地使屏蔽线路形成闭合通路，屏蔽中将产生环形电流，电缆正常运行时，屏蔽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。
因此，电缆屏蔽应可靠、合理的接地，电缆外护套应有良好的绝缘。
2 几种常用的接地方式以下是单芯电缆线路接地线路的几种常用接地方式：2.1 屏蔽一端直接接地，另一端通过护层保护接地当线路长度大约在500~700m及以下时，屏蔽层可采用一端直接接地(电缆终端位置接地)，另一端通过护层保护器接地。
这种接地方式还须安装一条沿电缆线路平行敷设的回流线，回流线两端接地。
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。
见图1：图11、电缆2、终端3、电缆金属屏蔽(护套)接地线4、护层保护器5、接地保护箱6、回流线7、接地箱2.2 屏蔽中点接地当线路长度大约在1000~1400m时，须采用中点接地方式。
在线路的中间位置，将屏蔽直接接地，电缆两端的终端头的屏蔽通过护层保护器接地。
中间接地点一般需安装一个直通接头。
见图2：图21、电缆2、终端3、电缆金属屏蔽（护套）接地线4、保护器5、接地保护箱6、接地线7、接地箱8、中间接地点（直通接头）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，屏蔽两端分别通过护层保护器接地，两电缆终端屏蔽直接接地。
单芯电力电缆接地处理
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2008．12目录前言 (2)第一章单芯电缆线路接地系统的处理 (3)第一节A、B、C、三相单芯电缆基本的接地方式 (5)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..................... 错误！未定义书签。
第四节直通接头、绝缘接头、接地接线盒简介... 错误！未定义书签。
第二章单芯电缆接地环流监测箱. (15)第三章27.5kV单芯电缆护层保护箱（/器） (17)第四章10kV单芯电缆护层保护器 (19)第五章电缆终端固定与电缆固定夹具 (19)一、27.5kV电缆户外终端典型安装固定示意图...... 错误！未定义书签。
二、27.5kV电缆户外终端头与端子板部尺寸图 (21)三、电缆固定夹具系列产品 (22)1、单孔铝合金系列电缆固定夹具 (22)2、三孔“品字形”铝合金系列电缆固定夹具 (24)3、三孔“一字形”铝合金系列电缆固定夹具 (25)4、壁挂式电缆固定夹具 (27)5、悬挂式电缆固定夹具 (28)6、壁挂式电缆固定挂钩 (30)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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
单芯电缆线路接地系统的处理及感应电势计算 1 概述
一般情况下，高压电力电缆和截面较大的中压电力电缆常常制造成单芯结构。
在单芯电缆线路的敷设过程中，常常要涉及到电缆的接地方式及电缆金属屏蔽的感应电势计算。
单芯电缆的导线与金属屏蔽的关系，可看作一个变压器的初级绕组与次级绕组。
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，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击冲击时，屏蔽上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。
如果屏蔽两端同时接地使屏蔽线路形成闭合通路，屏蔽中将产生环形电流，电缆正常运行时，屏蔽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。
因此，电缆屏蔽应可靠、合理的接地，电缆外护套应有良好的绝缘。
2 几种常用的接地方式
以下是单芯电缆线路接地线路的几种常用接地方式：
2.1 屏蔽一端直接接地，另一端通过护层保护接地
当线路长度大约在500~700m及以下时，屏蔽层可采用一端直接接地(电缆终端位置接地)，另一端通过护层保护器接地。
这种接地方式还
须安装一条沿电缆线路平行敷设的回流线，回流线两端接地。
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。
见图1：
图1
1、电缆
2、终端
3、电缆金属屏蔽(护套)接地线
4、护层保护器
5、接地保护箱
6、回流线
7、接地箱
2.2 屏蔽中点接地
当线路长度大约在1000~1400m时，须采用中点接地方式。
在线路的中间位置，将屏蔽直接接地，电缆两端的终端头的屏蔽通过护层保护器接地。
中间接地点一般需安装一个直通接头。
见图2：
图2
1、电缆
2、终端
3、电缆金属屏蔽（护套）接地线
4、保护器
5、接地保护箱
6、接地线
7、接地箱
8、中间接地点（直通接头）
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，屏蔽两端分别通过护层保护器接地，两电缆终端屏蔽直接接地。
见图3：
图3
1、绝缘接头
2、电缆
3、终端
4、电缆金属屏蔽（护套）接地线
5、接地箱
6、接地保护箱
7、保护器
8、接地线
2.3 屏蔽层交叉互联
电缆线路很长时(大约在1000~1400m以上)，可以采用屏蔽层交叉互联。
这种方法是将线路分成长度相等的三小段或三的倍数段，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，线路上每两组绝缘接头夹一组直通接头，见图4。
如果三根电缆的三相长度相等，经交叉互联完成护套完全换位后，金属护中的感应电流为零，感应电动势也为零。
图4
1、绝缘接头
2、电缆
3、终端
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、接地箱
9、直通接头
3 单芯电缆金属护套感应电势计算
计算中用到的技术参数
U：感应电势 I：电缆额定载流量
L：电缆长度 X：单位长度电抗
Xm：两边电缆单位长度电抗 Xs：中间电缆单位长度电抗
Ds：电缆近似外径 S：相邻电缆中心距离
3.1 电缆敷设方式为平行敷设时的感应电势计算
3.1.1两边电缆金属护套的感应电势
U = I X L= I × × 10-7× L（V）
注：式中 Xm=2ω（ln）× 10-7（Ω/m），
Xs= 2ω（ln）× 10-7（Ω/m）
ω=2πf，f= 50 Hz
3.1.2 中间电缆金属护套的感应电势
U = I Xs L=2 Iω（ln）× 10-7 × L（V）
3.2 电缆敷设方式为三角形敷设时的感应电势计算
如果三根电缆敷设在一等边三角形的三个顶点（即S1 = S2 = S3 = S），则三根电缆的感应电势绝对值相等，有
U = I Xs L=2 Iω（ln）× 10-7 × L（V）
4、结束语
以上为单芯电力电缆接地系统中几种常用的接地处理方式和感应电势的计算方法。
在电缆的实际敷设施工过程中，往往要复杂得多，有可能要用到多种接地方式，应根据现场的具体状况综合考虑；感应电势也应根据现场的实际情况进行计算。