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XLPE单芯电缆铠装接地的探讨
XLPE单芯电缆铠装接地的探讨
吴睿力
(广东省工业设备安装公司,广州 510080)
摘 要:通过介绍东莞诺基亚XLPE 绝缘导体截面1000mm2单芯电缆敷设运行情况,对环流做了实测,对正三角形、水平排列的护套感应电压做了计算、比较,提出了正三角形排列一端接地的结论和建议,供各地同行参考。
关键词:XLPE 单芯电缆 金属屏蔽层 环流 感应电压 两端接地 一端接地
某些工程由于受到空间等因素的影响,使用1000mm2的单芯交联电缆进行低压供电。单芯电缆的使用提高了单回电缆的输送能力和施工效率,短段电缆可以使用,方便了电缆敷设和附件安装。也由此带来了金属屏蔽接地方式的问题。
1 电缆实例
东莞诺基亚移动电话有限公司的电缆系统已投入使用近两年,但低压配电柜MN11至B电房的供电进线电缆于2001年10月15日被发现发热。电缆规格为XLPE-1000mm2,全长约220米。发热部位为电缆头的5m范围内的电缆金属屏蔽层,发热温度约为110℃,发热金属屏蔽层对地电流为110A,电缆同低压柜连接线处不发热,温度约为40℃。电缆分3相,每相有3条XLPE-1000mm2电缆,每相有1~2条电缆的金属屏蔽层发热。电缆排列形式全长为紧贴三角形布置,电缆两端距离电缆端头3~4米处因为进柜原因为平行排列方式。
我司接到诺基亚通知后,立即于当天将发热的电缆金属屏蔽层进行悬空(不接地)的应急处理,经运行13小时后,电缆不发热,但悬空的电缆金属屏蔽层产生了120V左右的感应电压,较危险。
1.1.初步判断电缆的金属屏蔽层发热的原因有两个:
1.1.1.绝缘层被发热击穿,有泄漏电流,使金属屏蔽层带电;
1.1.2.电缆长期使用后,由于电缆受到电场力和配电柜柜顶板受电场力振动,电缆铜索头松动,造成金属屏蔽层的接地处松动;并且由于金属屏蔽层为铝质材料属硬磁材料,磁滞特性非常显著,在涡流效应的影响下,磁损耗日益增大,发热增加。并且没有定期进行维护,造成铜束头松动并和该处的金属屏蔽层长期发热,导致金属屏蔽层和铜束头表面氧化,引起金属屏蔽层接地不良好,接地电阻过大,同时金属屏蔽层的感应电流因电缆的负荷电流保持较高,因而造成局部金属屏蔽层发热。
1.2.验算金属屏蔽层的工频感应电压
1.2.1.单芯电缆金属护套工频感应电压计算
单芯电缆芯线通过电流时,在交变电场作用下,金属屏蔽层必然感应一定的电动势。三芯电缆带平衡负荷时,三相电流向量和为零金属屏蔽上的感应电势叠加为零,所以可两端接地。单芯电缆每相之间存在一定的距离,感应电势不能抵消。金属屏蔽层感应电压的大小与电缆长度和线芯负荷电流成正比,还与电缆排列的中心距离、金属屏蔽层的平均直径有关。
1.2.1.1.电缆正三角形排列时,金属屏蔽单位长度的感应电压可按下面公式计算:
U = 2aILn(2S/D)×10-7(V/m)
I---负荷电流,S---电缆中心距离,D--电缆金属屏蔽层平均直径
以该单芯电缆计算,电缆中心距离约76mm(S),电缆屏蔽层平均直径60mm(D),PVC绝缘层约9mm(a),当电缆“品”字形紧贴排列,负荷电流为300A时,算得电缆护层的感应电压为每米0.5伏,全长感应电压计算值约为110伏。
计算值与实测值接近,初步可以认定为第二种原因。
1.2.1.2.电缆三相水平排列时,设电缆间距相等,金属屏蔽单位长度的感应电压可按下式计算: U=I(Xs2+XsXm+Xm2)1/2 V/m
边相: Xs=2aLn(2S/D)×10-7Ω/M
中相: Xm=2aLn2×10-7Ω/M
由于该段电缆的水平排列距离较短(紧占全长的5%左右),所以忽略该部分的电压叠加值。
1.2.2.同时可由以上计算得知:
1.2.2.1.当电缆长度与工作电流较大的情况下,感应电压可能达到很大的数值。
1.2.2.2.电缆以紧贴三角形布置时,感应电压最小。当电缆相间距离增加,相对位置改变时,感应 电压都会相应地改变。另外,多回电缆同路径敷设,也会对感应电压产生影响。
1.3.处理方法
经停电测试,电缆金属屏蔽层与电缆各相的绝缘电阻值均大于100MΩ,排除了第一种原因。所以采用以下维修方案:
电缆金属屏蔽层采取一端接地,一端悬空(不接地);使用铝卡卡紧金属屏蔽层引出接地;同时对电缆金属屏蔽层全长有可能接地的地方,使用3M绝缘胶布进行修复,确保电缆金属屏蔽层只有一点接地。
至今为止,经处理后的电缆运行两个月,情况正常,无发热情况。
1.4.同时对电缆金属屏蔽层的循环电流进行实测分析
方式 A相 B相 C相 运行电流 单支288A 单支260A 单支290A 两端悬空感应电压 120V 125V 122V 两端接地循环电流 110A 105A 108A 一端接地对地电压 10
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