高压并联电缆的接地问题.doc

高压单芯电缆并联运行时金属护层的联接方式分析摘要：随着经济的发展和用电量的不断增加，同相多根单芯电缆并联供电方式多有采用。高压单芯电缆的金属护套联接方式是电缆敷设时必须注意的问题。目前单、双回路电缆线路感应电压及金属护套环流已有计算，但多根电缆并联使用时的金属护套联接方式还未见讨论。本文研究结果显示并联电缆的护层环流在其护层相联时有可能达到单独处理时的2倍多。因此，电缆并联运行时,不应将金属护套相联再进行交叉互联,而应该分别作交叉互联。关键词：单芯电缆、护套环流、交叉互联、并联运行、接地方式Study on the metal shield connection manner of High-voltage and Single-core Parallel CableLuo Jinsheng1, Li Xin2, Wang Zhilong31. HangZHou electric power bureau, ZHeJiang province, 3100092. ZhangJiaKou electric power supply company limited, HeBei province, 0750003. Beijing NUODEWEI electric tech develop CO., LTD. Beijing, CHINA, 100070Abstract: With the development of economy and the increasing power, the single -core parallel cable is widely used in power supply. The metal sheathed connection manner of high-voltage and single-cable must be considered. Currently the induced voltage and metal sheath circulation of single and double loop cable line have been calculated. However, the paper about parallel cable is hard to found. In this paper, circulating current in the metal shield of single-core parallel cable is introduced. The results shows that the cable circulation of associated metal sheath is more than two times of separate metal sheath. So, the metal shield of high-voltage and single-core parallel cable should not connect eather other in one phase.朗读Key words: power cable, circulating current in sheath, cross-bonding, parallel operation, grounding manner0 引言高压和超高压电缆常采用单芯结构，其工作电流产生的交变磁场在金属护套上将产生感应电动势。若护套两端直接接地或交叉互联接地，三相金属护套和大地形成环流1。此环流不仅会产生环流损耗，导致电缆载流量降低，严重发热时甚至会烧毁接地线，在现有电缆线路中，这种事故已屡有发生2。现因城市用电量的不断增大，为扩大电力的输送能力，多根电缆并联供电方式多有采用。但相关标准规范3,4并未对同相并联的电缆金属护套联接方式做出规定。现有敷设线路中，对于并联电缆的金属护套联接方式比较随意，并无统一方式。目前单、双回路电缆线路感应电压及金属护套环流已有计算5,6，但每相由多根电缆并联运行时，在终端和中间接头处，护套是否联接后再进行接地处理对电缆感应电压及环流的影响还未见讨论。为此，本文以同相两根电缆线路并联运行为例，计算其金属护套的感应电压及环流，分析得出同相护套的合理联接方式，以供电缆线路敷设人员参考。1 计算模型的建立电缆护层接地方式主要有：（1）三相护层一端（或中间一处）互联接地，（2）三相护层两端分别并联接地，（3）三相护层交叉互联两端接地1。本文主要分析电缆较长时，需要交叉互联的敷设情况,其推导过程和原理稍加简化即可应用于两端直接接地敷设方式。电缆并联运行时，每一相的两根电缆金属护套在交叉互联处有两种接线方式，即同相电缆不联接，而是分别与其它相交叉互联接地，如图1所示；或同相电缆相联后与其它相电缆互联接地，如图2所示。图1同相电缆金属护层不联接，各相分别交叉互联接地图2同相电缆金属护套相联接后交叉互联接地参考文6，图1、图2所示的联接方式对其环流进行分析计算的等值电路分别如图3（a）、图3（b）所示。（a）图1等值电路 （b）图2等值电路图3环流计算等值电路图图3中，RjX：为电缆金属护套的电阻和自感抗；R1，R2：电缆两端的接地电阻；Re：大地的漏电阻。U1 U3，U4 U6：分别为线芯电流（I）在护套上产生的感应电势；Is1 Is6：护层环流；， ：分别为护套环流在金属护套上产生的感应电势。电缆排列方式如图4：同相并联的两根电缆紧贴排列，三相电缆如图示排列。以SA1B1表示电缆A1、B1之间的中心距，其它电缆之间距离可类似写出。A、B相间各电缆间距离 SA1B1SA1B2SA2B1SA2B2 (见图4, A、C相及B、C 相间同样)。且有相间距SA1B1=S，SA1C1=2S，SB1C1=S。D为电缆外直径，Rs 为金属护层的几何平均半径。ES1 ES6表示各相电缆单位长度的感应电势。根据文1通用公式，在图4排列方式下，可以推导出以下各参量的表达式：图4 电缆排列方式 表达式中，L1、L2和L3是交叉互联的三段电缆长度，XB1A1等为各相电缆间的互感。，的表达式可类似得出。图1联接方式等值电路如图3（a）。按照等值电路可得到关于护层环流的回路方程为： 式(1)按照图3（b）等值电路可得到图2联接方式关于护层环流的回路方程为： 在式(2)中 ， 在确定式中各参数后，就是一个线性代数方程组，利用列主元高斯消去法进行求解。2 计算实例及分析 例：图4排列的交联聚乙烯电缆，同相电缆紧密排列，相与相之间距离为S=300mm，交叉互联，两端接地电阻相等，均为0.58。大地电阻率取0.0493/m。电缆电压等级为110kV，长期载流量为I，绝缘厚度 10mm，电缆外径 90mm。交叉互联的三段长度L1=L2=L3，L=L1+L2+L3。不同长度及载流量时，接地线中环流计算结果如下表：L,m I,A120018002400图1 I1,A图2 I2,AI2/I1图1 I1,A图2 I2,AI2/I1图1 I1,A图2 I2,AI2/I1100024.991 52.446 2.099 33.984 74.583 2.195 40.733 93.655 2.299 150037.489 78.668 2.098 50.976 111.875 2.195 61.100 140.482 2.299 200049.981 104.892 2.099 67.968 149.166 2.195 81.466 187.311 2.299 由上表可以看出：A、电缆线芯载流量一定时，随着电缆长度的增大，接地线环流逐渐增大；B、电缆长度一定时，随着电缆线芯载流量的增大，接地线环流逐渐增大；C、电缆护层联结后再做交叉互联（图2）的接地线环流甚至会达到图1所示的2倍多。3 结论由本文计算结果可以看出：A、并联电缆的金属护套在接头处联接时，其环流甚至可以达到电缆护套不相联时的2倍多，而且，电缆越长越明显；B、多根电缆并联使用时，接头处的电缆金属护套应该采用图1所示的护套联接方式，即：单独进行交叉互联处理。近年来，钢铁、铝电等企业对于大负荷，很多采用电缆的并联运行，但是，金属护层是在联结后再进行交叉互联，还是分别进行交叉互联，运行维护人员也比较迷茫。由本文分析结果可以清楚的看出：并联电缆金属护层的联结方式对护层接地效果的影响非常大，应该引起足够重视。其金属护层应该分别进行交叉互联（如图1所示）。参考文献：1 郑肇骥, 王焜明. 高压电缆线路M . 北京: 水利电力出版社,1983.2 王敏，10 kV 单相电力电缆屏蔽层的感应电压