安庆科技２００９年第．１期 电力电缆接地存在的问题与应注意事项 钱 涛 １概 述 接地用以防止人身受到电击，确保电力系统正 常运行，保护线路和设备免遭损坏，还可防止电气火 灾，防止雷击和静电危害等。 电缆金属护套或屏蔽的接地的作用有：（１）电缆 线芯对屏蔽和金属护套的电容电流有一回路流 地；（２）当电缆对金属护套或屏蔽发生短路时，短路 电流可流人地下；（３）电缆线芯绝缘损伤后发生相间 短路发展至接地故障时，故障电流通过接地线流人 地中；（４）电缆中的不平衡电流引起的感应电压、通 过地线与大地形成短路，防止电缆对接地支架存在 电位差而放电闪络。 现在大量使用的交联电缆，分相屏蔽，屏蔽层分 金属（铜带）层和半导电层。半导电层中含有胶质 碳，可起到均匀电场的作用；同时碳能吸收电缆本体 细小间隙中因空气电离所产生的败坏物，均匀电场， 以保护电缆绝缘。金属屏蔽层的作用：第一保持零 电位，使缆芯之间没有电位差；第二在短路时承载短 路电流，以免因短路引起电缆温升过高而损坏绝缘 层，同时屏蔽层也可以防止周围外界强电场对电缆 内传输电流的干扰；第三屏蔽层可以有效地将电缆 产生的强电场在屏蔽层内，由于屏蔽层接地，外 部便不存在电缆产生的强电场，不会对周围的弱电 线路及仪表，产生强电干扰或危及人身安全。 在配电系统中：电源电缆的起始端与发电厂的 接地网接通，末端与变电所接地网连通；变电所馈出 电缆接地与各用户连通；低压电缆的ＰＥＮ线与电缆 恺甲接地后可与高压电缆接地等电位；重要用户的 电源电缆又来自的电源。这样，高低压电缆接 地线的互相联结，又与接地网连在一起。因此，电缆 接地成了接地系统总体的重要组成部分，对电网安 ・ ４４ ・ 全运行有重要作用。 ２电缆接地的问题 根据多年对电力电缆接地问题的统计，现分析 低中压电力电缆易发生的接地的问题。 ２．１低压电缆接地的问题 （１）低压电缆接地不良．工艺不规范。低压电缆 的恺甲接地只采用数股铜线在钢恺上绑扎几圈．然 后用塑料带将端头包扎成型后引出接地线。有些电 气装置没有接地母线，零线、地线与盘箱柜的金属部 分随便连接，低压电缆的ＰＥＮ线也不压接接线端 子，甚至有人将电源电缆的ＰＥＮ线与负荷的零线或 地线用绑线扎在一起，成了“鸡爪连接”，不可靠。 在制作低压电缆中间接头时，对相线连接质量 比较重视：对于ＰＥＮ线便不够重视；而对于电缆恺 甲的连接质量更差。 （２）低压电缆接地线断。过去低压电网多采用 三相四线制供电，与之相应的四芯电缆的中性线除 作为中性线要通过三相不平衡电流外，还作为保护 接地线，成为ＰＥＮ线。断ＰＥＮ线也称断零。断零 的原因很多，低压电缆主要如下： １）中性线截面过小。过去有一错误观念，认为 低压电缆的ＰＥＮ线截面可小于相线，只需通过三相 不平衡电流，其值较小，常将ＰＥＮ线截面取为相线 截面的１／２或１／３。殊不知ＰＥＮ线在电缆线路发 生单相接地故障时，还要通过短路电流，必须具备短 路电流热效应的承受能力，否则极易发热严重或烧 断线芯。 ２）年久失修，腐蚀断线。以往的接地装置，大多 采用圆钢、扁钢、角钢或钢管等碳素钢材。因腐蚀氧 化严重，数年后不是断线，就是接地电阻变高。 （３）低压电缆无接地。主要由以下三种原因造 成： １）施工人员没有引出地线。部分人员认为塑料 电缆恺甲外面还包着护层，要不要接地无关紧要。 在低压恺甲电缆端头制作时，只是扒掉恺甲，没有焊 接地引出线。 ２）更换电缆没有设计接地线。随着油纸电缆的 退役，取而代之的塑料电缆不仅没有增加中性线，甚 至很多电缆连恺甲都没有，这样就会造成一些单位 的改造工程中的电气设备接地不良或根本没有接 地。 ３）接地方式的改变造成电缆无接地。随着接地 制式的改变，在ＴＮ—Ｓ系统中规定，中性线Ｎ与保 护线ＰＥ分开，Ｎ线仅在一点接地，除此之外，Ｎ线 对地是绝缘的。保护线ＰＥ是为满足安全防护需要 而与外露可导电部分、接地端子、接地极、电源接地 点或人工接地点作电气连接的导体。Ｎ线中仅流过 系统的不平衡电流及Ｌ线与Ｎ线短路时的单相短 路电流，而相地故障电流则流经ＰＥ线。由于五芯 电缆还未普及，而漏电开关又要求Ｎ线与ＰＥ线严 格区分，还要求Ｎ线必须进开关。这样在１Ｎ—Ｓ系 统中使用四芯电缆，就只有Ｎ线而无ＰＥ线，造成无 接地。 ２．２ 高压电缆接地的问题 （１）高压电缆接地不良。高压电缆接地问题复 杂，接地不良因素较多，主要表现为： １）接地线焊接不牢。６—３５ｋＶＸＬＰＥ电缆接头 制作工艺简单，安装施工方便，由此而使一些单位忽 视接头制作质量，特别是对接地线焊接更不重视。 由于工艺水平差，烙铁大怕灼伤电缆绝缘，烙铁小接 地线焊接不牢，有些人甚至缠绕绑扎，使接地线与铜 带屏蔽层连接不牢．在铜丝屏蔽电缆接头制作中，没 有将铜丝直接引出，而是切断后绑扎接地软线引出， 造成接触不良。一些中间接头护套防水性能不佳， 运行中电缆进水，受潮后引起屏蔽锈蚀，都会造成接 地不良。 ２）铜带屏蔽层过流能力差．根据国标 ＧＢ１２７０６．３—９１的规定，采用铜带屏蔽电缆的铜带 厚度应为。０．１２ ｍｍ单芯）和０．１ ｒａｍ（三芯），而对 截面未作规定。并规定在电缆制造时，要求铜带连 接应熔焊或铜焊，但我们在电缆施工中发现一些厂 安庆科技２００９年第４期 家生产的电缆采用锡焊，更有甚者采用搭接后包以 塑料自粘带应付。目前我国电缆制造行业对中低压 电缆金属屏蔽层截面计算方法，没有考虑铜带搭接 后引起的接触不良，这种计算方法对于新生产的电 缆比较适合，但在运行或存放一定时间后会由于铜 带松动、氧化等原因，使搭接处电阻增大。短路电流 不是按轴向流动，而是沿螺旋方向流动，此时，屏蔽 层的电阻应主要取决于铜带厚度和总长度。这些因 素都会造成接地不良。 ３）接地线接触不良。近年来电缆附件已形成配 套供应，厂家为了降低成本，附件配套接地线的长度 只有５００ｍｍ左右，作完电缆头后所剩很短，只能就 近接地，多数是接在电缆卡具的固定螺栓上，由于油 漆和锈蚀等影响，也会产生接地端子接地不良的现 象。 （２）高压电缆接地断线。 １）铜带屏蔽层损伤断裂；２）接触不良大电流冲 击烧断；３）接地线焊接、绑扎不牢，端头固定时接地 线受力后与电缆屏蔽层脱离；４）接头进水、进潮、腐 蚀、电解造成断裂。 （３）高压电缆无接地。在一些特殊环境，如矿 山、并下以及城市供电的箱式变电所等处，由于条件 ，只能借助高低压电缆的屏蔽层、护套及低压电 缆的ＰＥＮ线形成复合的接地网。如果高压电缆金 属屏蔽层断裂或接地线脱离，就会造成高压电缆无 接地 ３ 电缆接地应注意的事项 电力电缆装置绝大部分是隐蔽性的，运行管理 工作有其特殊性和专业性。电缆接地质量好坏直接 关系到人身安全、电力系统的安全运行。部分电缆 施工安装人员和运行管理人员对电缆接地的重要性 缺乏足够的重视。所以，应加强学习、提高认识，掌 握防范接地不良故障的有效方法，并注意做好以下 几点： ３．１ 正确选用电缆 随着市政建设的发展，高层、超高层建筑的崛 起，单相用电设备的大量增加，电网中有许多电气设 备，经常出现三相负荷不平衡现象．在运行中会产生 谐波扰动，造成三次谐波的存在。一般负荷三相电 流相等时，其基波相位角互差１２０度，它在中性线上 ・ ４５ ・ 安庆科技２００９年第‘ｌ期 的矢量和为零。但各相的三次及其倍数谐波在中性 必须用屏蔽电缆或穿人铁管中，电缆屏蔽或电缆保 线上却处于同一相位，它们不是互相抵消，而是互相 护管两端必须良好接地，而且要求电缆或铁管进户 叠加。当谐波电流含量大时，中性线电流可能等于 前水平直埋ｌｏｍ以上，埋地深度应大于０．６ｍ．这是 甚至超过相线电流。我国一些电缆厂仍沿袭过去的 因为电缆金属外皮和金属保护管的屏蔽效应，是利 老概念．中性线截面取为相线截面的１／２至１／３，在 用流经金属外皮电流产生的电动势全部祸合到芯线 现时非线性负荷日益增多，特别是在能产生大量三 上，芯线上这个反电动势就阻止雷电流沿芯线流人。 次及其倍数次谐波的气体放电灯等非线性负荷大量 这个反电动势相当在芯线电路上串联了一个大电 使用的情况下，中性线的严重过载将不可避免。由 感，从而降低电缆末端的芯线和外皮之间的电压差。 此而引起的电气火灾和电气故障也时有所闻。对这 若首端电缆头接地线接地不好，就会造成末端芯线 一严重威胁用电安全的问题不能掉以轻心。因此采 与外皮之间电压差增大。可能将雷电流或雷电压引 用ＴＮ－－Ｃ系统配电方式已不能满足人身安全和设 人室内，感应高电压而损坏设备。所以对进户电缆 计功能上的要求。民用建筑的配电系统便演变为］ 两端接地必须严格要求，高度重视。 ０Ｔ或ＴＮ—Ｓ系统，这就要求电缆也应采用中性线 ３．４加强接地极监测 与相线等径的电力电缆。再者，为了保证电磁兼容， 对电缆接地而言，并不意味着只要将电缆的接 减少强电对弱电的干扰，保证供电更安全，更可靠， 地线与接地网联结，就能保证安全可靠；还应当注意 无论是高压电缆还是低压电缆，无论用于何种场所， 到，接地处可能存在着足够危险的对地电位升高。 均应有恺甲或屏蔽为好。 对地电位的高低，除与电流的幅值和波形有关外，还 ３．２保证接地线裁面和质地 和接地极的有关参数及接地电阻有关。接地极处于 交联电缆接头制作中，铜屏蔽层、恺甲层应分别 地埋状态，在长期运行中可能发生腐蚀、损坏和断裂 连接不得中断，两者还应加以绝缘分隔。恢复铜屏 等情况，但问题却不易暴露。因此，应当重视与加强 蔽应采用软质铜编织线连接，确保与各相绝缘外屏 对运行中接地网状况的监测，这对安全运行是至关 蔽接触良好。两端与铜屏蔽层焊接，恺甲用镀锡地 重要的。由于接地装置在正常情况下是不载流的， 线恢复跨接，分别焊在两边的恺甲上。 所以在正常运行中连接是否完好不易被发现，发生 电缆接地线的规格。严格要求应按电缆线路的 事故将会造成严重后果。在巡视中对发热、过热或 接地电流大小而定。橡塑电缆的接地线必须采用镀 接触不良的接地线应查明原因，认真处理。在电缆 锡软铜编织线。接地线与铜屏蔽层和金属护套焊接 绝缘试验时，同时检查电缆接地状况，确保电缆接地 工艺、焊接面积均应符合要求。电缆接地线应直接 完好。 接于接地网，不得串接，接地线必须压接的接线端 ３．５健全各项管理制度 子，以保证连接可靠及检测拆卸方便。美国３Ｍ公 建立健全电缆维护保养制度．坚持定期巡视检 司的游丝卡紧法和法国梅兰日兰公司的卡扣捆扎 查，及时发现电缆接地存在的缺陷、隐患和可能影响 法，不仅能方便可靠地进行接地连接，而且还能避免 电缆接地故障引发着火的因素。根据电缆的运行状 烙铁灼伤电缆绝缘的危险，值得借鉴。 况和接地问题的原因，制定反事故措施。运行经验 无论何种电缆，接地线连接必须可靠，防止出现 证明导体的接触表面愈清洁平整，接触电阻就愈低， 断线或接触不良，导致护层击穿放电而引发火灾。 在连接处通过接地故障电流时，所产生的氧化膜，就 无论在任何情况下，对电缆金属护层和屏蔽层必须 愈薄，接触电阻可保持在较低水平，接地保险系数也 至少有一点直接接地，保证金属部分处于零电位。 愈大。事故出于麻痹，火灾起于隐患。所以，电缆接 ３．３作好进户电缆的防雷保护 地线的连接要同其它电气连接一样严格要求，才能 室外变电所的进户电缆、塔灯照明电缆、微波站 保证安全可靠。 和计算机房的电源电缆等从室外引进的电缆，要求 （作者单位：安庆横江电力公司） ・ ４６ ・
