戶(hù)其曉

摘 要：隨著電力10kV單芯電纜和三芯電纜在鐵路電力供電系統(tǒng)中大量使用，電纜接地方式直接影響電纜的安全運(yùn)行，本文總結(jié)了單芯電纜和三芯電纜接地方式的相關(guān)規(guī)定和不同方式方法，通過(guò)鐵路案例分析重點(diǎn)分析鐵路三芯電纜接地方式的選擇。

關(guān)鍵詞：鐵路;單芯電纜;三芯電纜;接地方式

1 緒論

鐵路電力供電系統(tǒng)中電力10kV單芯電纜和三芯電纜大量使用，且普速鐵路大量架空線路被電纜線路所取代，電纜的運(yùn)營(yíng)安全是鐵路電力供電系統(tǒng)安全可靠的基本保障。電纜的接地方式影響到電纜的運(yùn)行安全，同時(shí)影響鐵路設(shè)備運(yùn)行安全的問(wèn)題，故電纜的接地方式的選址尤為重要。

2 10kV電纜接地方式

2.1 電纜感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的計(jì)算

正常運(yùn)行時(shí)感應(yīng)電壓計(jì)算：

論文[1]詳細(xì)分析了鐵路客運(yùn)專(zhuān)線單芯電纜金屬護(hù)套的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接地計(jì)算，分別通過(guò)單相回路電纜的感應(yīng)電勢(shì)和三相回路電路的感應(yīng)電勢(shì)進(jìn)行了分析計(jì)算。

2.2 相關(guān)規(guī)范規(guī)定

《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB1008-2015）規(guī)定鐵路交流單芯電力電纜，其金屬層宜采用在線路一端或中央部位直接接地方式。電纜金屬層上任一點(diǎn)非直接接地處的正常感應(yīng)電勢(shì)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60V。（2）除上述情況外，不得大于300V。（3）不能滿(mǎn)足（1）（2）要求時(shí)，接地另一端應(yīng)通過(guò)護(hù)層電壓限制器接地。

以上鐵路對(duì)于單芯電纜的接地方式的規(guī)定與國(guó)標(biāo)《電力工程電纜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50217-2018）規(guī)定單芯電纜接地方式要求基本一致。

《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10621-2014）除規(guī)定上述要求外，規(guī)定10kV電力貫通線電纜金屬層連續(xù)長(zhǎng)度不宜大于三公里。

《鐵路電力設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB1008-2015）規(guī)定電力牽引供電區(qū)段的交流三芯電力電纜線路的金屬層應(yīng)采用交流單芯電纜的接地方式，其他情況應(yīng)在電纜線路的兩終端和接頭等部位實(shí)施接地。

以上鐵路對(duì)于三芯電纜的接地方式的規(guī)定與國(guó)標(biāo)《電力工程電纜設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50217-2018）4.1.10條規(guī)定是有區(qū)別的，國(guó)標(biāo)規(guī)定交流三芯電纜金屬套應(yīng)在電纜線路的兩終端和接頭等部位實(shí)施直接接地。

2.3 接地方式的選擇

根據(jù)電纜感應(yīng)電勢(shì)計(jì)算公式及相關(guān)規(guī)定可總結(jié)出以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）接地方式只與電纜芯數(shù)有關(guān)，而與電壓等級(jí)無(wú)關(guān);

（2）護(hù)層保護(hù)器的選擇與電壓等級(jí)有關(guān);

（3）感應(yīng)電壓超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)選擇交叉互聯(lián)。

論文[2]提出單芯電纜金屬護(hù)套的接地方式可有以下幾種：（1）電纜金屬護(hù)層一段直接接地，另一端通過(guò)護(hù)層保護(hù)器接地，此種接地方式無(wú)環(huán)流，感應(yīng)電壓與電纜長(zhǎng)度成正比，主要在短電纜線路中使用。（2）電纜金屬護(hù)層中點(diǎn)直接接地，兩段金屬護(hù)層通過(guò)護(hù)層保護(hù)器接地，此種方式與第一種的方式原理一樣，優(yōu)點(diǎn)比第一種適用電纜的長(zhǎng)度擴(kuò)大了一倍。（3）電纜金屬護(hù)層交叉互聯(lián)，這種形式用于較長(zhǎng)電纜線路。（4）電纜換位，電纜金屬護(hù)層交叉互聯(lián)，這種形式減小單芯電纜對(duì)臨近電纜的感應(yīng)電勢(shì)，此種方式在客專(zhuān)鐵路的單芯電纜應(yīng)用較廣。

客專(zhuān)鐵路電力貫通線采用單芯電力電纜，電纜的一段采用護(hù)層保護(hù)器接地。電纜護(hù)層保護(hù)器的原理在于護(hù)層保護(hù)器呈現(xiàn)高電阻狀態(tài)，限制電纜金屬護(hù)套與大地形成的工頻感應(yīng)電纜，從而限制電纜線路金屬護(hù)套中的工頻感應(yīng)電壓，防止電纜護(hù)套被擊穿，當(dāng)電纜線路發(fā)生短路故障或者過(guò)電壓導(dǎo)致電纜金屬護(hù)套中出現(xiàn)過(guò)電壓時(shí)，超出了電纜護(hù)層保護(hù)器的耐壓值，電纜互層保護(hù)器呈現(xiàn)低電阻導(dǎo)通狀態(tài)，迅速泄放故障電流，從而保護(hù)電纜的外護(hù)套絕緣層。

目前隨著技術(shù)的發(fā)展，電纜的在線故障檢測(cè)裝置及系統(tǒng)功能和技術(shù)條件逐漸成熟，可實(shí)時(shí)檢測(cè)電纜運(yùn)行過(guò)程中電纜的運(yùn)行數(shù)據(jù)，當(dāng)電纜發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)對(duì)比，測(cè)量故障點(diǎn)長(zhǎng)度，迅速確定電纜發(fā)生的故障位置，為電纜的運(yùn)行及故障排除提供較大方便。

3 鐵路案例分析

某鐵路項(xiàng)目為客貨混鐵路項(xiàng)目，電力貫通線采用電纜和架空線的混合方式。電力貫通線的電纜區(qū)段采用沿鐵路的路基電纜槽、橋梁的路基電纜槽和隧道內(nèi)電纜槽敷設(shè)。

工程設(shè)計(jì)電力電纜采用三芯鎧裝電纜，電力電纜金屬套在電纜線路兩終端直接接地。運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)電纜護(hù)層和鋼鎧存在發(fā)熱現(xiàn)象，個(gè)別地段部分絕緣損壞，電纜燒損。

根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及電氣化鐵路運(yùn)行情況初步分析，原因可能由于動(dòng)車(chē)組牽引電流較大，特別是電纜線路在電纜槽內(nèi)敷設(shè)，距離接觸網(wǎng)相對(duì)較近，電力電纜護(hù)層和鋼鎧中的感應(yīng)電勢(shì)較大，再結(jié)合三芯電纜兩端接地的接地方式，電纜護(hù)層和鋼鎧中長(zhǎng)期通過(guò)電流時(shí)會(huì)造成環(huán)流，可能會(huì)引起電纜護(hù)層和鋼鎧發(fā)熱。

此項(xiàng)目后期經(jīng)過(guò)變更設(shè)計(jì)，將相關(guān)所有交流三芯電纜兩端接地的接線方式改為單芯電纜的接地方式，即單端接地方式。電纜一端可靠接地，另一端經(jīng)電纜護(hù)層保護(hù)器接地。在區(qū)間箱變、變電所和配電所的電纜進(jìn)線端增設(shè)電纜護(hù)層保護(hù)器。解決了運(yùn)行過(guò)程中電纜燒損的問(wèn)題。

根據(jù)以上分析電力牽引供電區(qū)段的交流三芯電力電纜線路的金屬層應(yīng)參考交流單芯電纜的接地方式，其他情況應(yīng)在電纜線路兩終端和接頭等部位實(shí)施接地。

4 結(jié)論

本文總結(jié)了鐵路10kV電纜的幾種接地方式，特別結(jié)合運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)及規(guī)范規(guī)定，重點(diǎn)提示鐵路10kV三芯電力電纜的接地方式應(yīng)區(qū)別于電力系統(tǒng)三芯電力電纜的接地方式，特別是電力牽引供電區(qū)段應(yīng)參照交流單芯電纜的接地方式，為相關(guān)工程設(shè)計(jì)提供參考建議。

參考文獻(xiàn)：

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