第1个回答 2014-10-10
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入大地;(2)当电缆对金属护套或屏蔽发生短路时,短路电流可流入地下;(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入地中;(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限制在屏蔽层内,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线与电缆铠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独立的电源。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。低压电缆的铠甲接地只采用数股铜线在钢铠上绑扎几圈,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;而对于电缆铠甲的连接质量更差。
(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铠甲外面还包着护层,要不要接地无关紧要。在低压铠甲电缆端头制作时,只是扒掉铠甲,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,甚至很多电缆连铠甲都没有,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TN-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。6~35kV
XLPE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0.12mm(单芯)和0.1mm(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、井下以及城市供电的箱式变电所等处,由于条件限制,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,它在中性线上的矢量和为零。但各相的三次及其倍数谐波在中性线上却处于同一相位,它们不是互相抵消,而是互相叠加。当谐波电流含量大时,中性线电流可能等于甚至超过相线电流。我国一些电缆厂仍沿袭过去的老概念,中性线截面取为相线截面的1/2至1/3,在现时非线性负荷日益增多,特别是在能产生大量三次及其倍数次谐波的气体放电灯等非线性负荷大量使用的情况下,中性线的严重过载将不可避免。由此而引起的电气火灾和电气故障也时有所闻。对这一严重威胁用电安全的问题不能掉以轻心。因此采用TN-C系统配电方式已不能满足人身安全和设计功能上的要求。民用建筑的配电系统便演变为TT或TN-S系统,这就要求电缆也应采用中性线与相线等径的电力电缆。再者,了保证电磁兼容,减少强电对弱电的干扰,保证供电更安全,更可靠,无论是高压电缆还是低压电缆,无论用于何种场所,均应有铠甲或屏蔽为好。
3.2 保证接地线截面和质量
交联电缆接头制作中,铜屏蔽层、铠甲层应分别连接不得中断,两者还应加以绝缘分隔。恢复铜屏蔽应采用软质铜编织线连接,确保与各相绝缘外屏蔽接触良好。两端与铜屏蔽层焊接,铠甲用镀锡地线恢复跨接,分别焊在两边的铠甲上。
电缆接地线的规格,严格要求应按电缆线路的接地电流大小而定。但在实际施工中,往往缺乏这方面的资料,一般120mm2以下电缆选用16mm2铜线;
150 ~
240mm2电缆选用25mm2铜线;300mm2以上电缆接地线不应小于35mm2;橡塑电缆的接地线必须采用镀锡软铜编织线。接地线与铜屏蔽层和金属护套焊接工艺、焊接面积均应符合要求。电缆接地线应直接接于接地网,不得串接,接地线必须压接的接线端子,以保证连接可靠及检测拆卸方便。美国3M公司的游丝卡紧法和法国梅兰日兰公司的卡扣捆扎法,不仅能方便可靠地进行接地连接,而且还能避免烙铁灼伤电缆绝缘的危险,值得借鉴。
无论何种电缆,接地线连接必须可靠,防止出现断线或接触不良,导致护层击穿放电而引发火灾。无论在任何情况下,对电缆金属护层和屏蔽层必须至少有一点直接接地,保证金属部分处于零电位。
3.3 作好进户电缆的防雷保护
室外变电所的进户电缆、塔灯照明电缆、微波站和计算机房的电源电缆等从室外引进的电缆,要求必须用屏蔽电缆或穿入铁管中,电缆屏蔽或电缆保护管两端必须良好接地,而且要求电缆或铁管进户前水平直埋10m以上,埋地深度应大于0.6m。这是因为电缆金属外皮和金属保护管的屏蔽效应,是利用流经金属外皮电流产生的电动势全部耦合到芯线上,芯线上这个反电动势就阻止雷电流沿芯线流入。这个反电动势相当在芯线电路上串联了一个大电感,从而降低电缆末端的芯线和外皮之间的电压差。若首端电缆头接地线接地不好,就会造成末端芯线与外皮之间电压差增大。可能将雷电流或雷电压引入室内,感应高电压而损坏设备。所以对进户电缆两端接地必须严格要求,高度重视。
3.4 加强接地极监测
对电缆接地而言,并不意味着只要将电缆的接地线与接地网联结,就能保证安全可靠;还应当注意到,接地处可能存在着足够危险的对地电位升高。对地电位的高低,除与电流的幅值和波形有关外,还和接地极的有关参数及接地电阻有关。接地极处于地埋状态,在长期运行中可能发生腐蚀、损坏和断裂等情况,但问题却不易暴露。因此,应当重视与加强对运行中接地网状况的监测,这对安全运行是至关重要的。
由于接地装置在正常情况下是不载流的,所以在正常运行中连接是否完好不易被发现,发生事故将会造成严重后果。在巡视中对发热、过热或接触不良的接地线应查明原因,认真处理。在电缆绝缘试验时,同时检查电缆接地状况,确保电缆接地完好。
3.5 健全各项管理制度
建立健全电缆维护保养制度,坚持定期巡视检查,及时发现电缆接地存在的缺陷、隐患和可能影响电缆接地故障引发着火的因素。根据电缆的运行状况和接地问题的原因,制定反事故措施。
运行经验证明导体的接触表面愈清洁平整,接触电阻就愈低,在连接处通过接地故障电流时,所产生的氧化膜,就愈薄,接触电阻可保持在较低水平,接地保险系数也愈大。事故出于麻痹,火灾起于隐患。所以,电缆接地线的连接要同其它电气连接一样严格要求,才能保证安全可靠。推荐一家永安防雷