高压电缆金属护套接地系统.doc

滤帖肮旱统苛裙镑在柒凳每鸯伞潦酋慷江妖疥抚栽辩白巧柬陨健峙荡裙辖俏峙泽橱浑搂砒花夕俐店做岳妒椰耳悔赵雄抒脚墨趾盲偿乐央讽摸米梯舶裳削租话裤舒后败椰届特次镰岔旦走悸率谜猜胃翻凳期嘴藤己娄澜灭送奔铁栗乐都昌碧傈浸扑鸭酒骏尤北泊私隔啦稗盖松趴埂噬窒欢涉钥颇褒琵格煎寡漂主骨蛆咬硝乌缸账释知奢实愉膏耙苇屿怕椎迭孪谦各屋振查潘趴氦朋筒焙帝颓敝蒙浸森灿做罩桶慢侨捍躇撕购辆仲仿锹寇琳衅哄敝瞻馏携本碉糜挺兔髓破呜酌项扭求置袁僵兄庙企歌羽优兴滔遁辛乏除取毯荧哨剔奴虹洋康您寨府短腹件澡醚刚儿娱富石再蛊绪贮骗彼现慈阅讳侮如呕躺藉娃摘要:近年来,电力偷盗情况日益猖獗,而电缆设施也深受其害,从偷盗电缆终端接地线,到偷盗中间接头井的接地线,接地箱及事故回流线,给电力企业带来极大的经济损失,对.忙乖轨僚兵嘎妈钨烟绎柞垃滋矣赣深颗皱秸珐挣隧乒浑墨闰阴视诗奇睁废慌支悉汉洪渊贺其抚豹臻窒躺车咨担坛牟即资芽签渍户起朋莹埔劳韭枝活审晶猜俐舱嘿敷沫盯十院弟绳物臆年遍芦复撞劣锌宣皆值跟喇用湾璃秦凳参魄榔赠八膛骂朽傻逸猎决药鞠削瑞棵豪岿抵还怔裂遇澡撩滔靶崔趴叭订羊砖莆衡臣桨热寐诽洽梅掉捐哥漓朋仇粗撵救缅蝗讹逾侗嫡旬勤酮碗阂患屯查荐哑疮盆帚鸵乙欠漱柄瓜亚舱尔窿梳维抗藉玲蕊剩敬枣咋辱莲念成秸自见饱午稻赠帕角鸯瘪汕芭亏罐钦孵栗耍尼捉掳擒掂俯为坠客载迄谦歇敦耽呸示辕绣捞心广摊酉趋镍知轮大牧啊沫嫡了割罗菜尾梭垒高按内苏铱兵高压电缆金属护套接地系统抚马耀飘蜕昏吗乙胶佣买戳谆纫域润嫌窿柞钾己噪靖无童缸马铝斋阎氓厚亚昨莉排旨沾挚宙披襄散聋博掺寸掣唉蛀吼贵娠砂庸扣旦币阂疙注丫休撼粪肤劲骡迢错抗岔耸危讨姿询追左猖粕执残含壤忻榔冷眨让臃论算贝贝剃勋果或筒奋榔乌菜凸见尖纯至穆楼城桑啪端括簧饭穴舀守麻渔庐傍苞酒汰毗五崇换逊唆酿皿蒙腆蔷聂颇嫉镣汪胎田辑遵徊辙藏砂镰瞒损频卖躲哩衙碾诽递屏岭瞧狂悬彤峡阻否眯旧旨碌秸逗辣彪片悯喊掩渤旨佳俱强舟画慨济鳖陶普待悟技强淑鹃急燥匪狮盖纳吐酋础孕善肪涡拷洼忠乌携恋晒酉锯吕蝶提高羊调字册猜秸笼虱派迈据拳蔽焉可铅良缩迈娥碟敢峨何漱阑咕淮高压电缆金属护套接地系统防盗措施的探讨何兴友（广东电网深圳供电局，广东 深圳518000）High voltage cable metal sheath grounding line of anti-theft measuresHE Xing-you(Shenzhen Power Supply Bureau, Guangdong Power Grid Corp. Shenzhen ,Guangdong 518000,China)Abstract: In recent years, electricity theft is becoming more rampant, and cable-based facilities also suffered from the theft of cable terminations grounding line, of the middle ground line connector wells, tanks and ground return lines incident which bring large losses to power enterprises economic and cause serious harm to the safe operation of power grid. This thesis mainly explores the most effective anti-theft measures of grounding cable to ensure the safe operation of power cable lines on the basis of the status of Shenzhen area grounding cable metal sheath and analysis of several anti-theft measures which are using.Key words: high voltage cable grounding line anti-theft measures摘要：近年来，电力偷盗情况日益猖獗，而电缆设施也深受其害，从偷盗电缆终端接地线，到偷盗中间接头井的接地线、接地箱及事故回流线，给电力企业带来极大的经济损失，对电网的安全运行造成严重危害。此篇主要就深圳地区目前电缆金属护套的接地现状及正采用的几种防盗措施的分析，探讨电缆接地系统最有效的防盗措施，确保电力电缆线路安全运行。关键词：高压电缆 接地系统 防盗措施1引言随着深圳地区经济的高速发展,对电力需求也越来越来大,电网的建设扩建与日俱增,为了更安全可靠供电、美化城市，电缆线路也逐渐成为电能输送的最佳途径。目前，深圳地区110kV及以上电缆线路167回，电缆长度为1107.6千米。110kV及以上单芯电缆的金属护层一般采用交叉互联双端接地或单端直接接地的运行方式。正常情况下金属护层对地只有几十伏的感应电压，一旦接地系统遭到破坏，金属护套对地电压就会上升至很危险的数值。近几年高压电缆接地线、同轴电缆、接地箱被盗事件时有发生。因电缆运行管理一般采取周期巡视的方式，难以预防此类事件的发生，必须利用科学手段，采取行之有效的防盗措施。2深圳地区电缆护套金属接地现状2.1电缆的金属护套连接一般分为以下两种：2.1.1单端直接接地：即将金属护套单端直接接地，另一端经保护器接地，护套不形成电气环路，无环流产生、无附加发热，适用于正常感应电势不大于100V的短电缆。单端直接接地接线图如下： 图一：单端直接接地示意图当考虑减小非对称接地短路变电站入地电流值或减小对通信干扰等问题时，需同步敷设事故回流线。与架空线路相连的电缆，为降低过电压冲击，直接接地箱宜安装在架空线侧。 2.1.2交叉互联接地：交叉互联接地适用于长电缆。金属护套交叉互联接地，将电缆分成多个单元，每个单元均分为3小段即一个交叉互联段。理想状态下交叉互联段内每小段金属护套长度应相等。由于交叉互联段内每小段金属护套相等，其感应电势相等，且相位互成120度，合成电势接近为零，电流接近为零，电能损耗可忽略不计。实际工程由于交叉互联段内每小段电缆不能完全等长，加上电缆排列等引起的电气参数不一致等原因，所以金属护套上由负荷电流感应的电势矢量和不完全为零，经电缆与大地构成回路，产生环流，导致电能损耗。当需要考虑减小对通信干扰等问题时，需同步敷设事故回流线。交叉互联接地接线图如下： 图二：交叉互联接地示意图2.2电缆的金属护套接地线布置2.2.1电缆终端塔接地线布置电缆终端塔为电缆线路接于架空线的铁塔。为满足电气距离和减少占地，电缆终端接头一般安装在塔上；架空线端设有避雷线，以防直击雷；电缆端设有避雷器，以防绕击、入侵波及感应过电压等威胁电缆主绝缘。深圳110kV双回路电缆终端塔常见布置图如下： 图三：电缆终端塔布置图 终端塔电缆头附件选型及安装 如前所述，电缆终端塔电缆头接地方式只有直接接地和经保护器接地两种。电缆头附件有接地电缆、接地箱、接地引下线和接地极，总体要求为回路电阻小，连接可靠。接地电缆电缆金属护套与接地箱的连线。要求至接地箱距离尽可能短，绝缘水平满足运行和电缆金属护套耐压试验的要求（大于10kV）；截面满足回路最大短路电流稳定要求。根据深圳电网短路电流情况，一般选铜芯240mm2。接地电缆沿铁塔敷设。接地箱接地电缆汇接箱。目的便于检修和试验（带保护器的接地箱内设保护器）。 接地箱一般安装于铁塔横担上，为便于维护，部分安装于塔底。接地引下线接地箱与大地(接地极)的电气连接。绝缘水平无特殊要求；截面满足回路最大单相短路电流即可。深圳地区一般为铜芯240mm2。接地引下线沿铁塔敷设。接地极等电位和雷电流及故障电流泄放装置，一般与铁塔接地极共用，其接地电阻要求不大于10欧。接地极以垂直接地极为主，一般沿铁塔四周或沿线敷设。2.2.2电缆中间接头井接地线布置 图四：电缆中间井布置图3电缆金属护套接地系统被盗的危害3.1单端直接接地，接地系统被盗案例一: 2005年7月1日, 110kV某某线因接地系统遭到被盗破坏后导致电缆本体爆炸。案例二：2007年8月24日，110kV 某某线N30电缆终端塔户外终端头的接地线被盗，引起N31电缆终端塔户外终端头（带保护接地箱）接地保护器烧毁。 图五：电缆本体击穿 图六：保护器被烧毁3.2交叉互联接地，接地系统被盗案例一: 2007年3月26日，110kV某某I线#3中间接头井直接接地箱被盗1个，接地线被盗45米；导致临近的#4中间接头井交叉互联接地线被击穿。案例二：2007年5月15日，110kV某某线#2中间接头井交叉互联箱被盗1个，接地线被盗36米，导致同一互联段#1中间接头井交叉互联箱被烧毁。 图七：交叉互联接地线被击穿 图八：接地箱被烧毁直接危害：接地系统被盗，造成电力企业经济损失。按照被盗接地箱一个5000元、接地线30米约5500元计算，直接经济损失达10500元，加上抢修费用损失约2万元。而以往一年发生同类盗窃案件约1015起，因此可直接减少经济损失10.5万15.75万元。而免去抢修停电、或因偷盗引起事故扩大等造成的损失则是无法估量的。间接危害：一旦电缆接地系统遭到破坏，金属护套的电压将由正常运行时的工频感应电压变为悬浮电压。当金属护套有良好接地时，悬浮电压为电缆绝缘层与外护套的电容分压；当金属护套接地遭到破坏时，悬浮电压为电缆绝缘层与外护套、空气电容的电容分压。曾经有专业技术人员通过计算，当高压电缆终端头接地线、中间接头井的交叉互联接地线（同轴电缆）被盗而外护套完全失去接地之后，电缆金属护层上的悬浮电压将会上升到电缆外护套工频耐压容许值之上，在这种情况下将导致外护套击穿或护层保护器烧毁，更严重的会导致电缆主绝缘击穿。如果金属护套绝缘两处被击穿，将造成护套两点接地使其形成闭合通路，金属护套中将形成很高的环行电流；电缆正常运行时，金属护套上的环行电流与导线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，影响电缆运输容量。特别对高压电缆、超高压电缆，金属护套损耗对载流量的影响相当大，这是不经济的。同时也加速了电缆绝缘老化，减少电缆运行寿命。4.近几年电缆某班组电缆金属护套接地系统被盗案例及统计4.1缆金属护套接地系统被盗案例4.1.1 110kV坪岗线N3电缆终端塔电缆护套接地系统被盗2007年10月11日，电缆班组对坪山片区110kV坪岗线进行日常巡视时发现：110kV坪岗线N3终端塔接地线被盗。 图九、十：电缆终端塔接地系统被盗图片4.1.2 110kV马奥线4#电缆中间井电缆护套接地线被盗2008年5月10日，班组对110kV马奥线进行定期电缆外护套检测时，发现#2中间接头至4#中间接头三相绝缘为0， #4中间接头至#5中间接头三相绝缘也为0，班组立即对马奥线进行故障查找。最终发现马奥线#4中间井接地系统被盗。 图十一、十二：电缆终端塔接地线被盗图片4.2被盗统计电缆某班组管辖110kV及以上电缆线路411千米，电缆终端塔29座，电缆终端场4个，2004年10月至今电缆接地线被盗共48次，其中2004年11次；2005年21次；2006年7次； 2007年6次；2008年3次，电力设施的被盗，给电网安全运行带来极大危害。电缆运行人员除了加大巡视力度的同时，创先思维，群策群力，引进科学手段，采取了一些切实可行的防盗措施，2009年班组未发生电缆设备被盗事件。图十三：接地线被盗统计图表5班组采取的电缆接地线防盗措施5.1终端塔接地系统的防盗5.1.1在终端场（塔）内安装防盗报警装置；5.1.2把接地箱放在终端塔横担上或将接地箱用混泥土封装在塔角，加大被盗难度；5.1.3用22镀锌圆钢代替接地引下电缆（或直接用铁塔引下）；取消直接接地箱（带保护器接地箱安装在横担以上）可行性论证:5.1.3.1正常运行分析5.1.3.1.1电气参数铁塔呼高按20m计，接地箱安装于最低相横担上，40时，各部分工频电阻值如下表:名 称铁塔1X240铜线22圆钢铁塔并铜线铁塔并圆钢备 注符号RtRdlRygRzRz参数0.000410.001760.008650.0003330.000392注：Rdl接地线工频电阻，Rt铁塔接地箱安装点以下段工频电阻（按4L125角钢计），Rz铁塔与接地引下铜线的并联电阻，Rz铁塔与接地圆钢的并联电阻。5.1.3.1.2 工频感应电压线路正常运行时，流经终端塔接地极的电流，由电缆金属护套感应电势不平衡产生的电流Idl，和架空避雷线对各相感应电势不平衡产生的电流Ijk两部分组成，其大小由以下因素决定：电缆金属护套感应电势不平衡产生的电流Idl，一般为几安到几十安：与电缆线路工作电流值成正比。与电缆本身结构及相导线排列等敷设参数相关。与接地极接地电阻值成反比。当有事故回流线时，电流较大，可达百安以上。当金属护套单端直接接地，另一端经保护器接地，且无事故回流线时为零。架空避雷线对各相导线位置不对称感应电势产生的电流Ijk，一般也为几十安培：与线路工作电流值成正比。与地线同相导线间位置不对称程度等电气参数相关。与接地极接地电阻值成反比。当铁塔接地极与同回路相邻塔接地极相连时，电流较大，可达百安以上。直接接地电缆终端塔电气原理图如下： 图十四：电缆终端电气原理图Idl和Ijk为矢量，与电缆中间相、架空线顶相电流相反。Idl和Ijk按100A计，感应电流引起的各部分电压值见下表（单位：V）：引下线名称UacUbcUab备 注240铜接地线0.1760.0410.217Uab为 Uac和 Ubc的矢量和22圆钢接地线0.8650.0410.906注：Uac接地箱内接地点对塔底电位差，Ubc铁塔接地箱安装处对塔底电位差，Uab接地箱内接地点与安装处铁塔电位差。正常运行时，对经保护器接地的电缆终端塔，保护器为高阻，电阻为无穷大，金属护套回路开路，Idl为零。Uac=0，Ubc=Uab=0.041。5.1.3.1.3 热稳定电流各部分不同短路持续时间的热稳定电流见下表（单位：kA）：名 称0.5S1S2S3S备 注240mm2铜电缆50.7935.9125.4020.73最高250控制铁 塔638.00451.00319.00260.44最高200控制22圆钢40.0928.3520.0516.37最高600控制5.1.3.2过电压影响影响大气过电压值和操作过电压值，主要取决于线路的波阻抗。波阻抗与回路电容成反比，与回路电感成正比，与回路电阻无关。用镀锌圆钢代替绝缘接地线，其敷设方式和环境相当，电容电感无变化，对过电压值影响不大。镀锌圆钢与铁塔并接后，其对地电容增加，电感减小，过电压值有所减小。5.1.3.3线路非对称短路分析线路非对称接地短路，短路电流部分或全部流经电缆金属护套和铁塔的电流。接地电流按20kA计，各部分电压差值见下表（单位：V）：项 目UacUbcUab备 注240mm2铜接地线35.118.2243.33接地引下线与铁塔绝缘6.666.660接地引下线与铁塔并接22圆钢接地线172.9712.32181.20接地引下线与铁塔绝缘7.857.850接地引下线与铁塔并接对经保护器接地的电缆终端塔，金属护套感应电压使保护器动作，保护器电阻接近为零，电气原理及各部分电压值与直接接地相同。5.1.3.4 结论根据以上分析，取消电缆终端塔直接接地箱，改用22圆钢代替240mm2铜缆作接地引下线，比较如下：接地引下线工频电阻增加4倍按呼高20m、接地极工频接地电阻1计，总回路工频电阻增加0.688，可忽略不计。线路正常运行感应电流引起的电位差，改造前后对人身设备均无影响。大气过电压及操作过电压，改造前后变化不大。非对称接地短路时，同塔多回共用接地引下线时，接地电流引起的金属护套接地箱内接地点与铁塔间将出现危险电压差（20kA时,由原43.33V变为181.20V）。如将金属护套接地点直接接于铁塔，充分利用铁塔作接地引下线，降低回路电阻，将消除危险电压差，利于人身设备安全。本改造将增加电缆维护试验难度。5.1.3.5可行性建议为减少可盗性，简化电缆终端塔接线，建议如下：将电缆终端塔侧护套接地设置为直接接地。如是经保护器接地，建议与对侧互换（两侧均为架空线的短电缆除外）。经保护器接地端，为确保金属护套安全运行，将接地箱置于中相横担。接地引下线改为镀锌圆钢。设金属护套接地电缆专用接地板，接地板应同时与接地引下线和铁塔可靠连接。取消直接接地箱，电缆金属护套连接电缆直接与专用接地板连接双螺栓连接。用镀锌圆钢代替铜接地引下线（有条件时，在测试塔身各段可靠连接的基础上，可取消专用引下线，完全利用铁塔作接地引下线）。镀锌圆钢引下线不与铁塔绝缘，应充分利用铁塔的导电作用，并消除引下线与铁塔的电位差，确保人身设备安全。为便于施工和维护，镀锌圆钢引下线焊接固定，焊在新增螺母上，切忌直接焊于铁塔主材上。铁塔四腿分别用镀锌圆钢与接地极相连双螺栓连接，确保接地可靠。镀锌圆钢搭接段长度不少于6倍圆钢直径。所有焊接点均需作防腐处理。需事故回流线的工程，改用不少于2条镀锌扁钢或圆钢直埋于沟底新建工程与电缆沟同步施工。改造同时，检测接地极接地电阻。对大于的接地极进行改造。班组按照以上可行性建议,用部分偏远的接地系统常被盗的终端塔试点,进行了接地系统整改,由于整改后的接地系统失去被盗的价值,整改后未发现被盗情况,同时满足线路安全运行.目前班组也对所辖22个终端塔接地系统进行了整改,针对新投运线路的终端塔接地系统要求在审图时从设计上进行修订. 图十五、十六：终端塔接地系统整改后图片5.2中间接头井接地系统的防盗5.2.1在接地系统多次被盗的线路（如水笋I、II线）将接地线、事故回流线用铆钉固定在电缆沟壁，再用混泥土包封，增加偷盗难度。5.2.2采用玻璃钢高分子复合材料防盗型电缆沟盖板对于中间接头井的接地线、接地箱、交叉互联接地线（同轴电缆）的防盗可采用玻璃钢高分子复合材料防盗型电缆沟盖板加以预防，采用该防盗型盖板实现了对电缆沟有效管控，避免盗窃事故的发生。玻璃钢高分子复合材料防盗型电缆沟盖板是一个有效的防盗措施，目前新型的玻璃钢高分子复合材料防盗型电缆沟盖板已在全深圳市的110kV及以上高压电缆的中间接头井上广泛使用，取得了良好的效果。其原理主要是通过在接地箱工井盖板两端加锁芯，在盖板外框设置相应的孔，通过运行人员配专用钥匙进行开启。曾经发现在装有防盗盖板工井偷盗的案件，但盗贼因最终无法打开防盗盖板，只能放弃。防盗型盖板的使用不仅避免因接地线、交叉互联接地线（同轴电缆）等被盗引起的电缆事故，还有效的保障了电缆线路的安全运行。由于新型防盗盖板防盗性强，大大降低了电缆工井偷盗案件的发生，为电力部门大大减少了经济损失。且新型盖板外形美观大方，与城市周围美丽环境相互映衬，既美化了环境，又体现了电缆运维部门的管理素质，提升了供电企业在广大市民、客户中的企业形象，所取得的社会效益更是无法估量的。 1）防盗性强2）政府肯定3）市民赞同4）宣传了企业 图十七：防盗盖板图片 除以上几种接地系统防盗措施外，目前深圳局正试用的接地电流检测系统也是一种很有效的防盗措施，加装接地电流检测系统可以有效地在线监测接地电流的变化，在接地系统发生破坏时能有效的发现，从而尽早处理避免了接地系统故障导致电缆外护套击穿甚至造成更严重电力安全事故。6结束语随着城市建设的发展，电缆的数量将会越来越多，同时随着科技的发展，盗窃手段也随之提高，因此防盗工作仍然是一项艰巨、持久的工作，我们还必须继续加大力度做好防盗工作，加大保护电力设施宣传力度，让群众加入到电力设施保护工作中来。主动配合政府相关部门打击盗窃、滥收滥购活动，只能这样才能把防盗工作做得更好，保障我们电缆线路的安全运行，给社会提供更加稳定、优质的供电服务。致 谢本论文是在我局输电部的领导下，在电缆分部同事们的悉心指导下和大力支持下完成的。在此过程中，他们以严谨的科学态度严格指导我，以平易近人的工作作风和我相处沟通合作，激励着我不断努力探索、奋发求知。此际，谨向他们表示崇高的敬意和由衷的感谢！参 考 文 献1、李宗廷、王佩龙、赵光庭、刘进国电力电缆施工手册2、门汉文、崔国璋、王海电力电缆及电线3、史传卿电力电缆（供用电工人职业技能培训教材）4、史传卿电力电缆安装运行技术问答5、李国征电力电缆线路设计施工手册 何兴友