降低电缆金属屏蔽层电磁感应技术安全应用浅析

田志勇

【摘要】按照传统工艺，电缆金属屏蔽层采用两端同时接地时，在屏蔽层与大地之间形成回路，屏蔽中将产生环形电流，其值可达线芯电流的50%-95%，环流损耗会造成电缆发热，从而降低电缆的载流量，加速绝缘老化，减短电缆的使用寿命，增加发生事故的概率。因此，本文就这一问题做出了详细的分析，并给出了具体的改进措施。

【关键词】电缆金属屏蔽层；电磁感应技术；安全应用

一、项目概况

邯钢东区35kV、110kV输电线路常采用单芯电缆，型号包含YJV22、YJV32、YJLW等多种，由于电缆的金属屏蔽层和铠装层具有导磁性，在运行时护层两端出现感应电压，接地方式不当将在护层产生很大的感应电流，其值可以达到线芯电流的50%-90%，从而导致发热损耗，加速绝缘老化，最终发生事故。

二、详细科学技术内容

（一）立项背景

连轧04332线路为35kV铜芯交联聚乙烯绝缘钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆，单根长度800米，电缆所带负荷为轧钢系统，属于冲击性负荷，最大运行电流接近1000A。该线路曾经发生多起事故，造成连轧侧电缆A相外钢铠接地引线与电缆连接处烧断；电缆头处C相护层及保护器烧坏。CCPP发电110KV并网电缆中间头处接地短路，也是由于电缆护层原因导致的电缆着火事故；新15万发电机组110KV并网电缆在投运后，也出现护层电流严重超标电缆发热的现象。

（二）技术方案的制定及实施（项目主要创新技术方案的制定及实施）

连轧04332属于比较典型的例子，电缆长度为800米，带轧钢系统的冲击负荷，改造前发生过多起电缆终端事故。分析原因，主要是对单芯电缆的结构和原理没有完全掌握，在施工工艺上没有将35kV电缆与10kV电缆区别对待，没有考虑护层发生的电磁感应和感应电流带来的发热损耗，将金属护层按照常规思路进行接地，从而导致电缆护层在接地端长期发热，最终事故不断。为消除现状，将金属护层采用交叉互联的接地方式，把线路分成长度相等的三小段，每小段之间装设绝缘接头，金属护层在绝缘接头处断开，断开处的两个金属护层经过同轴电缆接入交叉互联箱，在交叉互聯箱内进行换位连接，接法是A相接头的首端接B相接头的尾端，依次为B接C，C接A，在交叉互联箱内装设有一组互层保护器，电缆护层的两端采用直接接地。经过运行实践和护层参数监测，电缆线路的感应电压和感应电流没有超标，没有再发生事故。

CCPP发电1#燃机并网电缆属于特殊的10kV单芯电缆，原来也是按照传统的10kV电缆接地方式，导致电缆发热引起故障。改造后，采用金属护层一端直接接地，另一端通过FBY-6护层保护器接地，这种接地方式下，金属护层内无环流，没有电流就不会引起电流发热损耗，护层接地端感应电压为零，护层非接地端通过护层保护器来限制感应电压。

电缆线路金属护套无论是首端接地还是末端接地，其不接地端一般需要加装FBY系列护层保护器，采用ZnO压敏电阻作为保护元件，该元件没有串联间隙，具有优良的伏安特性曲线，1mA直流残压大于4.5kV，能通过最大冲击电流累计20次而不损坏，5KA残压小于9kV。正常时，保护器的绝缘电阻不低于10M欧，当电缆芯线出现工频过电压或雷电波、内部过电压波沿线芯流动时，保护器可以限制电缆金属护层上的感应过电压，将护层上的冲击感应电压降低至保护器的残压，有效保护电缆护层绝缘。

（三）项目实施效果

项目实施前，电磁感应造成的金属护层电流对芯线载流量的影响可达30%-90%，感应电压和电流超标引起的事故多发，严重影响邯钢生产。

项目实施后，主要有以下效果：（1）有效降低了事故，曾经出现故障或事故的连轧332电缆、CCPP发电电缆、110kV并网电缆、15万并网电缆等，没有再发生事故。（2）电缆金属屏蔽层产生的感应电压，不大于50V，满足国家标准的要求，未发生护层现击穿、放电等异常情况。（3）电缆金属屏蔽层产生的感应电流，不超过负荷电流的10%，甚至接近于零值，且三相平衡。（4）电缆的运行温度正常，接近于环境温度，也没有出现发热现象。（5）电缆芯线的载流量不再受护层发热影响，可以参照设计要求的100%载流量来考虑所带负荷，未出现因发热而限产减负荷。

三、关键技术及创新点

关键技术：根据电缆的负荷冲击性质、电流大小、护层材质、电缆长度四个技术参数，在电缆的金属屏蔽层采用不同的接地方式，满足感应电压小于50V和感应电流小于载流量10%的要求。

创新点：（1）在10kV单芯电缆上首次应用保护接地方式，降低大负荷回路的感应电流，保障大容量发电机组并网线路的可靠运行。（2）开创了多种接地方式相结合的技术，解决了长距离110kV电缆易出现金属屏蔽层电流超标和发热的难题，电缆运行不再受供电距离影响。（3）改进了电缆附件制作工艺，中间接头采用假接头，配合交叉互联箱、接地箱、保护箱的使用。（4）实现了YJV72型非磁性电缆在邯钢35kV长距离供电线路的首次应用，结合特殊的接地方式，大大减少了中间头的个数。（5）通过将金属屏蔽层进行科学接地后，邯钢的各种材质、负荷、长度的单芯电缆线路都实现了安全可靠运行。（6）实现了金属屏蔽层在线监测技术在邯钢的首次应用和推广。

参考文献

[1]马国欣.电缆屏蔽接地方式探讨[J].石油化工建设，2012，34（05）：90～91.

[2]于传涛.浅析控制电缆屏蔽层接地在自动控制系统中的应用[J].科技展望，2015，25（17）：150.