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1前言

近幾年，國(guó)家深入推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，部分鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益越來越好。福建三鋼集團(tuán)有限公司作為福建省的鋼鐵龍頭企業(yè)，在2017年取得了前所未有的非凡業(yè)績(jī)。集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)居安思危，為了打造基業(yè)長(zhǎng)青的百年三鋼，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)健康發(fā)展，這兩三年投資了很多調(diào)結(jié)構(gòu)、補(bǔ)短板的工程項(xiàng)目。隨著這些工程項(xiàng)目用電容量的增大，高壓單芯電纜在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用越來越廣泛。根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，當(dāng)單芯電纜中通過交變的電流時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，而交變的磁場(chǎng)會(huì)在電纜的金屬護(hù)套上產(chǎn)生感應(yīng)電壓。如果金屬護(hù)套存在閉合通路，還會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。所以在工程項(xiàng)目中應(yīng)正確選擇高壓?jiǎn)涡倦娎|金屬層的接地方式，避免產(chǎn)生危害人身安全及電纜正常運(yùn)行的感應(yīng)電壓及感應(yīng)電流。

2單芯電纜金屬層接地方式

根據(jù)GB50217-2007中4.1.10的要求，交流系統(tǒng)單芯電力電纜線路的金屬層上正常感應(yīng)電勢(shì)的最大值應(yīng)符合下列規(guī)定：（1）未采取能有效防止人員任意接觸金屬層的安全措施時(shí)，不得大于50V。（2）除上述情況外，不得大于300V。為了滿足上述要求，當(dāng)線路不長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)采取在線路一端或中央部位單點(diǎn)直接接地。當(dāng)線路較長(zhǎng)時(shí)，單點(diǎn)直接接地方式所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)無法保證安全的要求時(shí)，水下電纜、35kV及以下電纜或輸送容量較小的35kV以上電纜，可采取在線路兩端直接接地。除上述情況外的長(zhǎng)線路，宜劃分適當(dāng)?shù)膯卧以诿總€(gè)單元內(nèi)按3個(gè)長(zhǎng)度盡可能均等區(qū)段，應(yīng)設(shè)置絕緣接頭或?qū)嵤╇娎|金屬層的絕緣分隔，以交叉互聯(lián)接地。

3案例分析

3.1兩端直接接地改一端直接接地案例1：2017年新建80MW高爐煤氣高效發(fā)電EPC總承包工程，該發(fā)電工程并網(wǎng)電源電纜為高壓?jiǎn)涡倦娏﹄娎|YJV62-26/35Kv-1*630，每相雙拼共6根，每根長(zhǎng)度約為780米。電纜金屬層接地方式設(shè)計(jì)為線路一端直接接地，另外一端不接地設(shè)置護(hù)層電壓限制器。在電纜敷設(shè)完工后組織驗(yàn)收時(shí)發(fā)現(xiàn)，不接地的一端施工單位施工時(shí)由于疏忽，金屬層接地引出辮子線未采取絕緣措施，接地引出辮子線與高壓柜柜體直接接觸，實(shí)際接地方式為線路兩端直接接地。因?yàn)樵摪l(fā)電工程屬于城市雙修項(xiàng)目，為市政府重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)保項(xiàng)目，為了盡快投入發(fā)電，避免焦?fàn)t煤氣放散污染城市空氣，因此驗(yàn)收小組決定先不要整改，電纜金屬層先按兩端直接接地方式來運(yùn)行。當(dāng)單芯電力電纜金屬層兩頭直接接地時(shí)，由于金屬層存在閉合通路，因此會(huì)在金屬屏蔽層上產(chǎn)生感應(yīng)電流（環(huán)流）。在電纜穩(wěn)定運(yùn)行后，通過現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)量，發(fā)現(xiàn)當(dāng)線路工作電流800A時(shí)（線路每相額定電流約1200A，流過單根電纜導(dǎo)體的工作電流約600A），流過單根單芯電纜金屬層上的感應(yīng)電流平均約為90A，竟達(dá)到線路工作電流的12%左右，這么大的感應(yīng)電流不僅每年會(huì)產(chǎn)生額外巨大的費(fèi)用損耗，電纜金屬層還會(huì)長(zhǎng)期發(fā)熱，極大降低了載流量并加速主絕緣老化，嚴(yán)重影響電纜使用安全。因此，在接下來利用某個(gè)停產(chǎn)檢修時(shí)，要求施工單位將不接地端的金屬層接地引出辮子線套上絕緣熱縮套，再設(shè)置護(hù)層電壓限制器，使其接地方式重新變?yōu)榫€路一端直接接地。

3.2驗(yàn)證金屬層上產(chǎn)生的最大感應(yīng)電勢(shì)符合GB50217-2007中4.1.10的要求。

3.3交叉互聯(lián)接地方式案例2：2017年新建三鋼優(yōu)化電網(wǎng)負(fù)荷轉(zhuǎn)移項(xiàng)目：從220kV群工變電站用高壓?jiǎn)涡倦娏﹄娎|YJV62-26/35Kv-1*630接到其他10kV變電所，長(zhǎng)度約2.1km，單芯電纜接地方式設(shè)計(jì)為交叉互聯(lián)。要實(shí)現(xiàn)交叉互聯(lián)，首先將電纜劃分適當(dāng)?shù)膯卧總€(gè)單元按3個(gè)長(zhǎng)度盡可能均等分段。本工程電纜長(zhǎng)度2.1km，所以可以只分1個(gè)單元，每個(gè)單元按700m均等分段。接線如下圖1：Ⅰ段A相（A1）通過第一個(gè)交叉互聯(lián)箱換位至Ⅱ段B相（B2），在第二個(gè)交叉互聯(lián)箱再換位至Ⅲ段C相(C3)，因?yàn)楦鞔蠖萎a(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)、感應(yīng)電流大小相等，相位相差120°，所以在理想狀況下三相產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)、電流矢量和為0。

4一些心得體會(huì)

通過上述2個(gè)案例以及鄙人多年來的工程管理經(jīng)驗(yàn)，得出以下一些心得體會(huì)，不足之處還望指正：（1）最大感應(yīng)電勢(shì)考慮按不大于50V還是按不大于300V非常重要，像案例2中交叉互聯(lián)接地改一端直接接地，如果按不大于50V則一端直接接地方式最大感應(yīng)電勢(shì)不滿足規(guī)范要求。實(shí)際上從鄙人這么多年的工程管理經(jīng)驗(yàn)來看，金屬層一般指高壓?jiǎn)涡倦娎|金屬屏蔽層（鎧裝層一般為非磁性材料，不產(chǎn)生感應(yīng)電流），而金屬屏蔽層外面還有內(nèi)護(hù)套、外護(hù)套等絕緣層，維護(hù)人員基本上不可能任意接觸到，所以可以按不大于300V來考慮。（2）如果按不大于300V來考慮，因?yàn)樽畲蟾袘?yīng)電勢(shì)的大小與電纜長(zhǎng)度、導(dǎo)體工作電流及電纜的排列方式有關(guān)，結(jié)合案例1與案例2可以知道在一般的工礦企業(yè)中，單芯電纜的接地方式基本按一端直接接地都可以滿足規(guī)范要求。但是如果有雷擊電流、故障短路大電流流過，則不接地一端金屬層會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)過電壓，可能會(huì)損害護(hù)層絕緣，因此建議不接地一端考慮都設(shè)置護(hù)層電壓限制器。（3）實(shí)際上大的單芯電纜如截面積為630mm2，一般電纜廠家最大單盤長(zhǎng)度只能做到一盤800m，所以超過800m線路都要做中間電纜頭。因此為了維護(hù)人員更加安全，單芯電纜長(zhǎng)度過長(zhǎng)有做中間電纜頭的，金屬層一端直接接地方式可以采取中央部位單點(diǎn)直接接地（中點(diǎn)接地方式也可采用在線路中間點(diǎn)安裝一個(gè)絕緣接頭，絕緣接頭將電纜金屬屏蔽層斷開，金屬屏蔽層兩端分別通過護(hù)層保護(hù)器接地，兩電纜終端金屬屏蔽層直接接地），這樣計(jì)算電纜長(zhǎng)度L（電纜金屬層的電氣通路上任一部分與其直接接地的距離）變小，最大感應(yīng)電勢(shì)也變更小。（4）如果嚴(yán)格按不大于50V來要求最大感應(yīng)電勢(shì)，通過案例1可以知道，不同的排列方式可以減小最大感應(yīng)電勢(shì)，因此在施工過程中盡可能按減小感應(yīng)電勢(shì)來排列電纜，比如按品字形來敷設(shè)。但是單芯電纜如果是沿通廊中的橋架敷設(shè)，品字形排列會(huì)加大對(duì)橋架高度的要求，往往使整個(gè)電纜通廊加高，會(huì)增加整個(gè)項(xiàng)目投資費(fèi)用，所以有時(shí)也要綜合考慮多方因素，靈活應(yīng)用。（5）GB50217中4.1.10中講到當(dāng)線路較長(zhǎng)時(shí)，單點(diǎn)直接接地方式所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)無法保證安全的要求時(shí)，35kV電纜可采取在線路兩端直接接地，但是從案例1中可以知道若采取在線路兩端直接接地，金屬層上的感應(yīng)電流過大，不利于電纜穩(wěn)定運(yùn)行，因此建議采取交叉互聯(lián)接地，但交叉互聯(lián)系統(tǒng)較為復(fù)雜，因此在施工過程中要確保接線正確，施工完可以按GB50150附錄F中的試驗(yàn)方法來驗(yàn)證系統(tǒng)的正確性。

5結(jié)語

交流系統(tǒng)中高壓?jiǎn)涡倦娎|的接地方式有多種，通過計(jì)算最大感應(yīng)電勢(shì)，正確選擇接地方式，不僅有利于施工方便，更能節(jié)省投資費(fèi)用，確保電纜安全穩(wěn)定運(yùn)行。

作者：林勇 單位：福建省三鋼（集團(tuán)）有限責(zé)任公司