关于铁路电力10kV电缆接地方式的探讨分析

摘要：随着电力10kV单芯电缆和三芯电缆在铁路电力供电系统中大量使用，电缆接地方式直接影响电缆的安全运行，本文总结了单芯电缆和三芯电缆接地方式的相关规定和不同方式方法，通过铁路案例分析重点分析铁路三芯电缆接地方式的选择。

关键词：铁路；单芯电缆；三芯电缆；接地方式 引言

铁路电力贯通线采用10kV单芯电缆。当单芯电缆通过交变电流时，在其周围便产生交变磁场，形成与电缆回路相交链的磁通，与电缆金属护套相交链将产生感应电动势。感应电动势的大小与导体中的电流大小、电缆的排列和电缆长度有关。由于电缆长度远大于组成回路的电缆之间的距离，可以认为电缆金属护套上产生的感应电动势是均匀分布的，这样可以计算单位长度金属护套上的感应电动势。 1概述

铁路电力供电系统中电力10kV单芯电缆和三芯电缆大量使用，且普速铁路大量架空线路被电缆线路所取代，电缆的运营安全是铁路电力供电系统安全可靠的基本保障。电缆的接地方式影响到电缆的运行安全，同时影响铁路设备运行安全的问题，故电缆的接地方式的选择尤为重要。

2电缆金属护套的接地方式及特点分析

由以上分析可知，如果将电缆的金属护套一端直接接地，另一端（非接地端）将产生积累感应电动势。根据GB50217—2007的要求，在未采取能有效防止人员任意接触金属护层的安全措施时，交流单芯电力电缆线路金属护层的非直接接地的任一点的感应电压不应超过50V，超过此允许范围应划分适当的单元设置绝缘接头。通常，单芯电缆金属护套接地方式有4种。

2.1电缆金属护套两端直接接地

电缆金属护套两端不经任何保护器直接接地，此接地方式维护工作量小，但金属护套上存在环流，只用于电缆长度很短、传输功率很小的场合。 2.2电缆金属护套一端直接接地、另一端保护接地

电缆线路较短时，金属护套通常采用一端直接接地、另一端通过保护器接地，此接地方式可以减少及消除环流，提高电缆的传输容量及运行安全性。 2.3电缆金属护套中点接地、两端保护接地

电缆线路较长时，在电缆线路的中点将电缆金属护套直接接地，电缆两终端的金属护套通过保护器接地，此接地方式电缆不安装中间接头，避免产生绝缘薄弱环节，有利于提高电缆使用寿命及载流量，减少运行维护工作量。 2.4电缆金属护套的交叉互联

当电缆线路很长时，金属护套可采用交叉互联方式安装。此方式将电缆线路分成3个等长小段，每小段间安装绝缘接头，金属护套在绝缘接头处用同轴电缆引出并经互联箱进行交叉互联后，通过保护器接地，电缆两终端的金属护套直接接地，形成1个互联段位。 3单芯电力电缆金属护层的接地方式

对于单芯电缆，由于缆芯导体与同心套在主绝缘体上的金属护套之间，构成1∶1的单匝变压器，芯线电流生产的磁力线一部分与金属护套交链，并在护套上感应出电动势（电压）。考虑到人身安全，按照GB50217-1994《电力工程电缆设计规范》第4.1.9条规定：交流单相电力电缆的金属护层，必须直接接地，且在金属护层上任一点非接地处的正常感应电压应符合下列规定：（1）未采取不能任意接触金属护层的安全措施时，不得大于50V；（2）除（1）项情况外，不得大于100V。为了电缆金属护套在正常运行以及线芯短路时的工频感应过电压、雷电作用及操作过电压时电缆护套的过电压，必须采取一定的措施，即针对以上过电压采用不同的接地方式来防止其对电缆系统产生危害。目前常用的电缆护套接地方式包括护套两端接地、护套单端接地、护套中点接地、护套交叉互联、电缆换位金属护套交叉互联等。根据铁路系统用电力电缆线路长、分支多的特点，比较可靠、经济的方案是将系统的单芯电力电缆通过电缆分支箱或箱式变压器分成若干段（A1…An），每段采用护套单端接地方式，在电缆分支箱或箱式变压器内，进线电缆的护套通过绝缘电缆连接在全绝缘、全密封的组合式护层保护器上，出线电缆护套直接接地，其中“可分离连接器1、…、可分离连接器n”是电缆分支箱或箱式变压器设备的电缆连接终端。 4屏蔽型可分离连接器的选用 4.1屏蔽型可分离连接器简介

屏蔽型可分离连接器的外表面采用半导电材料或金属材料将绝缘部分外表面完全屏蔽，安装时要将外表面可靠接地，从而使可分离连接器的外表面基本保持零电位，带电时触及外表面不会有触电的感觉；由于不需要外部空气绝缘距离，使配电设备尺寸大大减小；屏蔽型可分离连接器带有应力控制部件（应力锥），使电缆外屏蔽层端口处电场分布得到改善；该连接器采用整体预制式结构，现场安装方便快捷；它使电力电缆和相关的配电设备系统形成全绝缘、全密封、全屏蔽的系统，设备更加安全可靠。 4.2屏蔽型可分离连接器的接地方式

屏蔽型可分离连接器又分直通型和绝缘型2种，其外屏蔽层都必须可靠接地。对于直通屏蔽型可分离连接器，因外屏蔽层与电缆绝缘屏蔽半导电层之间是电气连续，当其外屏蔽层可靠接地后，所连接的电力电缆的金属屏蔽（钢铠和铜屏蔽）也必须可靠接地。所以该型连接器只能用在单芯电缆段的直接接地端。对于单芯电缆段的非接地端，如果采用该型连接器，由于电缆的金属屏蔽（钢铠和铜屏蔽）没有直接接地，而是通过护层保护器接地，电缆的金属屏蔽（钢铠和铜屏蔽）感应电势施加在电缆绝缘屏蔽、应力锥半导电部分和可分离连接器的外屏蔽层上，并通过外屏蔽层接地线形成回路，回路电流的大小取决于感应电势和回路等效电阻的大小。 5 仿真计算及结果

5.1中间直接接地方式护层电压与接地电流分析

电缆护层中间直接接地方式，其中电缆护层两端通过电缆护层保护器接地，在中点处分段，分别通过一个０．５Ω电阻直接接地。利用ＰＳＣＡＤ仿真软件，对高速铁路馈线电缆在中间直接接地方式下电缆护层的感应电压幅值Ｅａ２与接地电流幅值Ｉａ２进行测量，测得在不同电缆长度下的数据。

5.2单端接地方式下护层电压与接地电流分析

电缆护层单端接地方式，其中电缆护层一端通过一个０．５Ω电阻直接接地，一端通过电缆护层保护器接地。全并联ＡＴ供电方式的电缆为一回２根，利用ＰＳＣＡＤ仿真软件，对高速铁路馈线电缆在单端接地方式下电缆护层的感应电压幅值Ｅａ１与接地电流幅值Ｉａ１进行测量，测得在不同电缆长度下的数据。 结语

本文总结了铁路10kV电缆的几种接地方式，特别结合运营项目的经验及规范规定，重点提示铁路10kV三芯电力电缆的接地方式应区别于电力系统三芯电力电缆的接地方式，特别是电力牵引供电区段应参照交流单芯电缆的接地方式，为相关工程设计提供参考建议。 参考文献：

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