交流系统单芯电缆金属套的正常感应电势计算案例

交流系统单芯电缆金属套的正常感应电势计算方式，在《电力工程电缆设计标准》GB50217-2018中P79有说明，但是有些参数和取舍还是有待商榷的，同时很多同行也都是靠经验，很少人能够真正的计算一下这个电缆金属套的感应电势，我借助某工程来粗略的计算一下，有些数值为估算，不一定全部正确，算是作为一个工程的总结吧。某220千伏输电线路工程，双回路，正常运行方式为两个回路分别担负一半的负荷，特殊情况下可以转带变电站全部负荷，其中变电站出站段为电缆出线，电缆出线长度为700米，之后电缆转架空线路至另外一个220千伏变电站，电缆型号为YJLW03-127/220-2500mm2的单芯交联聚乙烯绝缘皱纹铝护套聚乙烯外护套电力电缆，导线型号为双分裂JL/G1A-630/45钢芯铝绞线，地线为两根72芯OPGW-150光缆。电缆敷设方式为垂直排列（3根电缆直线并列），电缆之间的中心间距为0.35米。电缆结构图（2500平方截面）根据电缆线路的设计规程规范，需要根据电缆的外护套的接地方式来计算校核该段电缆的正常感应电势，以便保证在该段电缆线路上任意一点的正常感应电势最大值应符合下列规定：1、未采取能有效防止人员任何接触金属套的安全措施时，不得大于50V。2、除本条第一款规定的情况外，不得大于300V。根据行业内的常规做法，一般电缆长度不长时，采用一端直接接地，一端经保护器接地的方式，电缆较长时候，采用交叉互联接地方式，电缆输送容量较少或者无法满足上面的规定时候采用两端直接接地的方式。接地箱这里有个问题就是这个电缆不长，电缆较长和电缆较短的距离，没有定论，一般都是要满足以上的第一、二条规定才行，所以工程实际经验中，这个接地方式的护层电缆计算结果是制约电缆设计重要的因素，但是经常被选择性的忽略计算，也没有一个明确的长度要求，我们在工程实践中一般定义为大于1000米为较长电缆线路，可以选择交叉互联接地方式，小于500米的为较短线路，可以采用一端电缆直接接地，一端采用护层保护器接地，大于500米小于1000米的电缆线路比较尴尬，两个都靠不上，于是一般选择中间单点直接接地，两端采用护层保护器接地方式。针对本工程中的700米电缆长度，电缆型号为截面积2500平方毫米的电缆直径，接地方式一般采用中间单点直接接地，两端采用护层保护器接地的接地方式，那么该段电缆线路上任意一点的正常感应电势最大值的计算就可以按照以下公式进行。Es-感应电势（V）。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）。Eso-单位长度的正常感应电势（V/km）。L这个参数的确定没有异议，对于700米的长度，中间单点直接接地，两端采用护层保护器接地的接地方式，那么取值为350米即0.35千米。所以最重要的就是Eso单位长度的正常感应电势的计算数值和公式了，按照双回路，两回电缆等距直线排列（逆相序），A相或者C相（边相）的感应电势如下：B相（中间相）的感应电势如下所示：其中各个参数的标注如下：W=2πf；r为电缆金属套的平均半径（m）。I为电缆导体正常工作电流（A）。f为工作频率（Hz）。s为各电缆相邻之间的中心距（m）。回路电缆情况，假定I、r均等。（1）符号Y的计算公式符号a的计算公式（Ω/km）符号b的计算公式（Ω/km）符号Xs的计算公式（Ω/km）以上就是计算感应电势，在两个回路、三根电缆呈直线排列，相序逆分布的情况下所用到的所有的公式和字母，看起来比较多，其实都是一些常见的公式，计算器按起来也是几分钟的事情，就是有些参数要明确一下，还是有些许的分歧存在，下面就以上的参数一个个的明确一下，对或者不对，仅作为自己设计的工作参考。首先，r为电缆金属套的平均半径（m），这个半径很值得学习一下，因为要确定这个电缆金属套的平均半径，要知道电缆金属套的半径，还要知道电缆的很多半径，比如导体直径，屏蔽层直径，外护套直径，阻水层直径等等。假定r均等，咨询厂家得知2500平方的电缆的金属套直径为142.5±2.0mm（不同厂家会有些许的差异），那么平均半径可以近似的认为是71mm=0.071米。其次，I为电缆导体正常工作电流（A），这个电流曾经引起过很大的争论，有些朋友认为应该是最大工作电流，有些朋友认为应该是正常工作电流，有些朋友认为应该是正常运行状态下的最大电流，其实这三个数值算出来的结果相差巨大，所以还是必要解释一下这个电流应该取何值才是最科学。我认为既然是算的电缆工作时候的感应电压，也就是正常情况下保护人体的安全，那么就不应该考虑极端情况，极端情况出现的概率毕竟很低，从字面意思理解也是正常工作电流，充其量可以再加大一些安全系数，考虑一下正常运行状态下的最大电流即可。所以根根本工程的设计条件，根据电力送出单回路的最大容量，根据导线型号匹配的最大载流量等等边界条件，找出一个最合理的电流，2×JL/G1A-630/45的最大载流量（80度温升）为1928A，电缆沟中敷设2500平方电缆的最大载流量为1600A，平时运行方式为两个回路分带一半负荷，于是可以取最大正常工作电流分别为800A左右，极限状态或者特殊运行方式下才是1600A，那么我们选择的I则选择800A计算感应电压。f为工作频率（Hz），国内一般均采用50Hz。s为各电缆相邻之间的中心距（m），这个数值一般根据电缆沟的设计尺寸确定，我们取0.35米。所以，根据以上的取值，我们可以算出来一个个的字母代表的数字，然后代入公式，得出感应电压的数值，如下表所示：A相或者C相（边相）的单位长度正常感应电势B相（中间相）的单位长度正常感应电势A相或者C相（边相）的正常感应电势B相的正常感应电势最终结论：本工程的电缆金属护套在中间直接接地，两端经护层保护器接地方式下，我们计算的正常感应电势分别为23.6V（边相）和34.1V（中相）均小于规程4.1.11规定的最大感应电势50V，所以本工程的接地方式满足要