高压单芯电缆感应电压及电流的消除方法

高压单芯电缆感应电压及电流的消除方法张伟（唐山三友硅业有限责任公司技术中心河北唐山063000）摘要：本文主要阐述了在化工类工厂供电敷设35kV和10kV单芯电力电缆过程中感应电压、电流的产生原因及几种具体的消除方法。关键词：高压单芯电缆，感应电压及电流，敷设及金属保护层接地方法随着石油化工企业规模越来越大，企业的供电电压等级也越来越高，故35KV、10KV供电线路采用电缆在桥架中敷设的方式越来越广泛，由于很多施工人员对于电力电缆的施工要求及相关标准并不十分清楚，本文主要分析了35kV、10kV单芯电缆在敷设过程中经常遇到感应电压及电流的消除问题，并阐述了不同情况下几种具体的解决方案。1、单芯电缆感应电压产生原因当单芯电缆线芯流过交变电流时，交变电流的周围必然产生交变磁场，形成与电缆回路相交联的磁通，也必然与电缆的金属护套相交联，所以当采用单芯电缆，它的线芯与金属屏蔽层的关系，可看作一个变压器的初级绕组中线圈与铁芯的关系。当单芯电缆线芯通过电流时就会有磁力线交链铝包或金属屏蔽层，使它的两端出现感应电压。2、根据规范探究消除感应电压的方法分析根据GB50217-2007电力工程电缆设计规范4.1.10、4.1.11条交流系统单芯电力电缆金属层接地方式的选择，应符合下列规定：4.1.10交流单芯电力电缆的金属层上任一点非直接接地处的正常感应电势计算，宜符合本规范附录F的规定。电缆线路的正常感应电势最大值应满足下列规定：1.未采取能有效防止人员任意接触金属层的安全措施时，不得大于50V。2.除上述情况外，不得大于300V。4.1.11①线路不长，且能满足本规范第4.1.10条要求时，应采取在线路一端或中央部位单点直接接地（图4.1.11－1）。②线路较长，单点直接接地方式无法满足本规范第4.1.10条的要求时，水下电缆、35kV及以下电缆或输送容量较小的35kV及以上电缆，可采取在线路两端直接接地（图4.1.11－2）。③除上述情况外的长线路，宜划分适当的单元，且在每个单元内按3个长度尽可能均等区段，应设置绝缘接头或实施电缆金属层的绝缘分隔，以交叉互联接地，（图4.1.11－3）。金属护套交叉互联的方法是：将一侧A相金属护套连接到另一侧B相；将一侧B相金属护套连接到另一侧C相；将一侧C相金属护套连接到另一侧A相的方法。金属护套经交叉互联后，I段C相连接到II段B相；然后又接到第III段A相，如上图所示，由于A、B、C三相的感应电动势的相角差为120，如果三段电缆长度相等，则在一个大中金属护套三相合成电动势理论上应等于零。3、标准措施方法3.1金属护套两端接地在此情况下，不需装设电缆保护层保护器，可减少运行维护工作量，但金属护套上存在环流。（一般不宜采用该种方式）3.2金属护套一端接地当电缆线路长度不长（500m以内），负荷电流不大时，电缆金属护套可以采用一端直接接地、另一端经保护器接地的连接方式，使金属护套不构成回路，消除金属护套的环形电流。3.3金属护套中点接地电缆线路较长时（1000m以内），金属护套中点接地的方式是在电缆线路的中间将金属护套直接接地，两端经保护器接地。金属护套中点接地的电缆线路长度可以看作金属护套一端接地的电缆线路的2倍。当电缆线路不适合金属护套中点接地时，可以在电缆线路的中部装设一个电缆互层中间绝缘接头，使其两侧电缆的金属护套在轴向断开并分别经保护器接地，电缆线路的两端直接接地。3.4金属护套交叉互联电缆线路长度较长时（超过1000m），金属护套应采用交叉互联。这种事将电缆分成若干大段，每一大段原则上分成成都相等的三小段，每小段之间装设绝缘接头，绝缘接头处三相金属护套用同轴电缆进行换位连接，绝缘接头处装设一组保护器，每一大段的两端金属护套直接接地。4、其他需要注意的措施及要求4.1电缆敷设温度不应低于零度，当施工现场的环境温度不能满足要求时，应该避开在寒冷期间施工或者采取适当的预加温措施（如提高周围温度等）加热至零度及以上后及时敷设。敷设前应将电缆在0℃以上的环境中放置至少24小时，确保电缆内外温度一致。4.2电缆在敷设时，A、B、C三相做到长度相等。4.3供敷设单芯高压交联电缆的排管应选用非磁性管材，排管管径应符合D≥1.5d要求（D管子内径，d电缆外径）4.4施工时电缆牵引力不得超过16000牛，侧压力不得超过31.9千牛/米，电缆牵引速度不宜超过8-15m/min。以确保电缆导体及金属护套的完好性。4.5电缆敷设前应检查电缆外观质量，核对电缆型号、规格、长度。电缆外护套应均匀地挤包在非铠装电缆的内衬层上或铠装电缆的铠装层上，表面应光滑圆整，色泽均匀，无油污，无凸起或断裂的单线。4.6放线架结构应坚固,不得倾斜，保证电缆盘能正常转动，不得无放线架放线。电缆应从电缆盘的上部放线；路径直线部分每隔3-5m设置一个电缆滑轮，弯曲转弯部位要采用滑轮组成合适弧度的滑轮组。4.7电缆外护套应均匀地挤包在非铠装电缆的内衬层上或铠装电缆的铠装层上，表面应光滑圆整，色泽均匀，无油污，无凸起或断裂的单线。无明显绞线凸纹，无损伤屏蔽及绝缘的毛刺、锐边，不应有尖角、颗粒、烧焦或擦伤的痕迹，敷设过程要采取有效措施，确保外护层完好。4.8工程中电缆金属护套接地应严格按电缆线路设计规定要求执行，不得有虚接、漏接、错接等影响线路正常运行的操作，保证整条线路完整性。4.9对紧贴的正三角形排列绝缘电缆，间隔1米采用非磁性带材扎紧，如适当放大扎紧间隔，扎带厚度或宽度宜加强。4.10电缆敷设时要按蛇形敷设或者上下支架跳跃敷设，留有一定余度，以防因为热胀冷缩造成电缆受力。4.11如有两个以上的中间接头，接头位置不宜放在一起，最小距离不小于3米。接头应尽量避开弯道及斜坡处，防止电缆受力而损伤电缆头。4.12施工过程中要严格按照电气装置安装工程电缆线路施工验收规范、建筑电气工程施工质量验收规范进行施工。五、总结随着单芯高压电缆使用频率日趋增高，电缆金属互层感应电压的处理也必将成为施工技术人员必须面对的问题。本文结合具体施工工艺及国家相关技术标准、规范阐述了35kV及以下工厂供电的设计、施工要求，希望能在一定程度上帮助广大电力技术人员解决具体施工难题。参考文献：［1］中华人民共和国建设部中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局联合发布中华人民共和国电力工程电缆设计规范GB50217-2007［2］李国征.电力电缆线路设计施工手册［M］.北京：中国电力出版社，2007.［3］牛海清，王晓兵，蚁泽沛，等.110kV单芯电缆金属护套环流计算与试验研究［J］.高电压技术，2005.［4］刘英，贾欣，曹晓珑.高压电缆工程计算的软件实现［J］.电线电缆，2002.