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高压单芯电缆线路接地及安装方式

北京广安电力2019-07-14 15:18:24

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通常三芯电缆都采用两端接地方,因为在电缆运行中,流过三个线芯的电流总和为零,在电缆金属屏蔽层两端基本上没有感应电压。(一般为35kV及以下电压等级的电缆)。


单芯电缆(一般为35kV及以上电压等级的电缆)一般不能采取两端直接接地方式。原因是:当单芯电缆线芯通过电流时金属屏蔽层会产生感应电流,电缆的两端会产生感应电压。感应电压的高低与电缆线路的长度和流过导体的电流成正比,当电缆线路发生短路故障、遭受雷电冲击或操作过电压时,屏蔽上会形成很高的感应电压。将会危及人身安全,甚至可能击穿电缆外护套。


单芯电缆两端直接接地,电缆的金属屏蔽层还可能产生环流,据相关报导单芯电缆两端接地产生的环流可达到电缆线芯正常输送电流的30%--80%,这既降低了电缆的载流量、又浪费电能形成损耗,并加速了电缆绝缘老化,因此单芯电缆不应两端接地。


高压单芯电缆线路安装时,应该按照GB50217-1994《电力工程电缆设计规程》的要求采取特殊的接地方式。一般应按照具体线路选择不同的接地方式,常用的方式有:


1. 金属屏蔽层一端直接接地,另一端通过护层保护器接地;

2. 金属屏蔽层中点直接接地,两端通过护层保护器接地;

3. 金属屏蔽层一端直接接地,电缆中间护层交叉互联接地,另一端通过护层保护器接地;

4. 金属屏蔽层一端直接接地,若干个护层交叉互联接地,金属屏蔽层中点直接接地,若干个护层交叉互联接地,另一端金属屏蔽层直接接地;

5. 金属屏蔽层两端直接接地(仅适用于短电缆和小负载电缆)。


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电缆主要由以下4部分组成:


导电线心﹕用高电导率材料(铜或铝)制成。根据敷设使用条件对电缆柔软程度的要求﹐每根线心可能由单根导线或多根导线绞合而成。


绝缘层﹕用作电缆的绝缘材料应当具有高的绝缘电阻﹐高的击穿电场强度﹐低的介质损耗和低的介电常数。电缆中常用的绝缘材料有油浸纸﹑聚氯乙烯﹑聚乙烯﹑交联聚乙烯﹑橡皮等。电缆常以绝缘材料分类﹐例如油浸纸绝缘电缆﹑聚氯乙烯电缆﹑交联聚乙烯电缆等。


密封护套﹕保护绝缘线心免受机械﹑水分﹑潮气﹑化学物品﹑光等的损伤。对于易受潮的绝缘﹐一般采用铅或铝挤压密封护套。


保护覆盖层﹕用以保护密封护套免受机械损伤。一般采用镀锌钢带﹑钢丝或铜带﹑铜丝等作为铠甲包绕在护套外(称铠装电缆)﹐铠装层同时起电场屏蔽和防止外界电磁波干扰的作用。为了避免钢带﹑钢丝受周围媒质的腐蚀﹐一般在它们外面涂以沥青或包绕浸渍黄麻层或挤压聚乙烯﹑聚氯乙烯套。



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电缆按其用途可分为电力电缆﹑通信电缆和控制电缆等。与架空线相比﹐电缆的优点是线间绝缘距离小﹐占地空间小﹐地下敷设而不占地面以上空间﹐不受周围环境污染影响﹐送电可靠性高﹐对人身安全和周围环境干扰小。但造价高﹐施工﹑检修均较麻烦﹐制造也较复杂。因此﹐电缆多应用于人口密集和电网稠密区及交通拥挤繁忙处﹔在过江﹑过河﹑海底敷设则可避免使用大跨度架空线。在需要避免架空线对通信干扰的地方以及需要考虑美观或避免暴露目标的场合也可采用电缆。


随着负荷电流变化及环境温度变化,电力电缆会发生热伸缩,其中因线芯的热胀冷缩而产生非常大的热机械力,电缆线芯截面越大,所产生的热机械力就越大;同时线芯和金属护套还会因热胀冷缩的多次循环,而产生蠕变。由于热伸缩对电力电缆运行构成很大的威胁,会造成运行电缆位移、滑落,甚至损坏电缆及附件。所以必须重视大截面电缆的热伸缩问题。


各种敷设方式下电缆热伸缩对安全运行带来的威胁有:


1、直埋敷设时,电缆因受到周边土壤的限制,整根电缆无法产生位移,于是线芯将在热机械力的作用下在线路的两个末端产生很大的推力,引起末端位移,从而对电缆附件的安全构成极大威胁。


2、徘管敷设时,电缆因不受到横向约束,在热机械力的作用下电缆将产生弯曲变形;电缆随着电缆温度的不断变化,弯曲变形反复出现,使电缆金属护套产生疲劳应变。


3、隧道敷设时,电缆一般均放在支架上,不作刚性固定,故电缆的热伸缩较大,在斜面敷设时易出现滑落现象;在电缆的弯曲处易出现严重位移;电缆随着电缆温度的不断变化,还会反复出现弯曲变形,使电缆金属护套产生疲劳应变。


4、竖井敷设时,电缆的自重及热机械力有可能使金属护套产生过分的应变,从而缩短电缆的使用寿命。


5、桥梁敷设时,若电缆敷设在桥内排管中,则存在与排管敷设相同的问题;若电缆敷设在桥的箱梁中,则存在与隧道敷设相同的问题,除外敷设在桥梁上的电缆还会受到桥梁伸缩、振动的影响,从而加速电缆金属护套的损坏。


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从电缆及附件的设计、生产,电缆线路设计,施工等几方面采取相应的对策:


1、电缆及附件。为减少大截面电缆的热伸缩,电缆线芯宜采用分裂导线,不仅能减小线芯的损耗,而且单位面积上产生的热机械力亦比其他形式导线要小。电缆附件设计必须考虑能承受电缆的热机械力而不损坏。


2、电缆金属护套目前有铝护套和铝合金护套两种,它们的性能有较大区别:铝护套与铝合金护套相比可提高电缆的运行性能,故除防腐要求特别高的工程,一般电缆金属护套以选择铝护套为宜。


3、直埋敷设的电缆在临近终端处,如变电站电缆层内,可作蛇形敷设,以吸收变形,减小末端推力:在支架处应作刚性固定,以防止终端因电缆位移而损坏。


4、排管敷设大截面电缆时,为阻止电缆产生弯曲变形可向敷有电缆的排管内填充膨润土。在工井的排管出口处可作扰性固定,在电缆接头的两侧需作刚性固定,以保护电缆接头的安全。


5、隧道内电缆可蛇形敷设,以吸收由热机械力带来的变形,在斜面敷设时电缆需固定,接头两侧电缆亦需作刚性固定,以保护电缆接头的安全。


6、竖井内的大截面电缆可借助夹头作蛇形敷设,并在竖井顶端做悬挂式固定,以吸收由热机械力带来的变形。


7、桥梁敷设的电缆必须选用铝护套,以降低桥梁振动对电缆金属护套造成的疲劳应变,敷设方式可参照排管或隧道,需要注意的是,在考虑电缆热伸缩的同时,还需考虑桥梁的伸缩,在桥梁伸缩缝处、上下桥梁处必须采取挠性固定,或选用能使电缆伸缩自如的排架。


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