电缆单芯屏蔽护层的接地方式选择需综合考虑系统电压、电缆长度、运行环境及经济性,核心目标是抑制感应电压、保障人身安全并延长电缆寿命。以下是具体选择方法及适用场景:
一、单芯电缆屏蔽层接地原理
单芯电缆运行时,周围磁场会在金属护层上产生感应电压。若护层两端接地,会形成环流,导致发热损耗(占电缆额定载流量的5%-10%),加速绝缘老化;若一端接地,另一端悬浮,护层对地电压可能超安全限值(如35kV电缆可达数千伏),危及人身安全。因此需通过分段接地或交叉互联接地平衡感应电压,同时限制环流。
二、接地方式选择依据
1. 电缆长度与系统电压
短电缆(<1km):
一端直接接地:护层感应电压低(<50V),无需额外措施。
适用场景:城市配电网络、短距离工业连接。
中长电缆(1-3km):
限制器(如氧化锌避雷器)将护层对地电压控制在安全范围(<300V)。
适用场景:35kV及以下电压等级,如风电场集电线路。
一端直接接地,另一端通过护层电压限制器接地:
长电缆(>3km):
交叉互联接地:将电缆分成3段,每段护层交叉连接后接地,形成等效三角形回路,感应电压相互抵消。
适用场景:110kV及以上高压电缆,如城市输电主干线。
2. 运行环境
高湿度/腐蚀性环境:
优先选择交叉互联接地,减少单点接地故障风险。
接地线需采用防腐材料(如镀锌钢带),连接处涂防锈漆。
多雷击区域:
在交叉互联接地基础上,加装护层电压限制器,防止雷击过电压。
电磁干扰敏感区:
采用双端接地+绝缘监视,实时监测护层电流,快速定位故障。
3. 经济性与维护成本
交叉互联接地:初期投资高(需分段、换位、安装绝缘接头),但长期运行损耗低,适合高压长电缆。
一端接地+限制器:成本较低,但需定期检测限制器性能(如泄漏电流、动作电压),维护频率较高。
三、典型接地方式详解
1. 一端直接接地
结构:电缆一端护层直接接地,另一端悬浮。
优点:无环流,结构简单。
缺点:悬浮端对地电压可能超限(如35kV电缆可达数千伏)。
适用条件:电缆长度<1km,或通过护层电压限制器将悬浮端电压控制在安全范围。
2. 一端直接接地+另一端护层电压限制器接地
结构:
一端护层直接接地。
另一端通过护层电压限制器(如氧化锌避雷器)接地,限制器动作电压设为护层允许最大电压(如300V)。
优点:平衡安全性与经济性,限制器成本低(约数百元/个)。
缺点:限制器需定期检测(如每2年一次),防止老化失效。
适用条件:35kV及以下中长电缆(1-3km)。
3. 交叉互联接地
结构:
将电缆分成3等段,每段长度≤500m(110kV电缆)。
每段护层通过绝缘接头隔离,相邻段护层交叉连接后接地。
接地线采用同轴电缆或绝缘铜线,截面≥25mm²。
优点:感应电压相互抵消,环流接近零,损耗低。
缺点:施工复杂(需精确分段、换位),初期投资高(约增加10%-15%成本)。
适用条件:110kV及以上高压长电缆(>3km)。
四、8.7kV电缆接地方式推荐
对于8.7kV(通常对应10kV系统)单芯电缆:
短电缆(<1km):优先采用一端直接接地,结构简单,成本低。
中长电缆(1-3km):推荐一端直接接地+护层电压限制器,平衡安全性与经济性。
长电缆(>3km):若系统允许,可采用交叉互联接地,但需评估投资回报率(通常110kV以上电缆更适用)。
五、施工与维护要点
接地电阻:单端接地电阻≤10Ω,交叉互联接地电阻≤0.5Ω。
绝缘监测:定期检测护层电流(应<50mA),异常时排查接地故障。
限制器检测:每2年测试护层电压限制器的泄漏电流和动作电压,确保性能合格。
连接可靠性:接地线与护层连接需采用压接或焊接,接触面镀锡防氧化。
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