回流電纜對高壓電纜線路保護

1、概述：在高壓電纜線路設備當中，由于中間頭制作工藝不符合要求，質量不過關，導致中間頭嚴重擊穿事故時常發生，同時，高壓電纜的銅屏蔽、鎧裝、護套被盜故障嚴重等原因也增加了發生危險事故的幾率，為了降低因過強電磁場而造成的電流擊穿事故，常常會在線路中加裝回流線，抵消部分生的磁通，從而起到保護電纜線路的作用。

2、高壓電纜線路中的電場情況：高壓電纜線路中的電場指的是線路當中強烈的電流通過電纜而產生的能量電場。盡管線路設備當中有一定的改善電場的設施，但由于種種原因，這些設施難以發揮效果，在高壓電纜線路運作過程當中，需要研究電場的分布情況和線路的架構系統，探索更好的解決方案和措施。

2.1 電場分布情況

　　高壓電纜的截面包括金屬導體、絕緣層、屏蔽層、外護層、墊層等，大量電纜成組敷設時，由于相互間的加熱作用，降低了電纜的載流量。一方面，大截面電纜會因為集膚效應和鄰近效應使得單位截面的載流量減少，規格大的電纜有時候需要考慮用兩根或多根較小規格的并聯電纜來代替。另一方面，大截面電纜的表面積對橫截面積的比值減小使得大電纜散熱能力差。若多根電纜并聯使用時，應考慮各個電纜的相對位置，以降低電纜載流量的不均勻分布效應。

　　形成磁通和感應電動勢。在金屬層損耗的影響下，電壓不平衡引起護，不僅導致大量的電能損耗，也會引起設備故障，從而造成安全事故。

2.2 電纜設備存在問題

　　在各種因素的作用下，電路設備當中會產生各種各樣的問題，增加了能量的消耗和設備的損耗，也容易引發各種意外事故的發生。

    當電纜設備負荷過大、設備線路過長，會造成電場過強，從而造成擊穿，對設備本身的周圍區域造成潛在的安全隱患;由于高壓電纜設備硬件設施當中有不少的金屬構件和電纜線，地處偏遠地段的設備容易被盜竊和惡意損壞，缺乏屏蔽和保護的線路加大了危險和意外事故發生的概率;高壓電纜設備當中的電纜頭、中間頭等設備施工工藝復雜，若施工程序不當、質量不合格，也會導致設備因瞬間電流過強而被擊穿，從而造成意外事故的發生;由于部分電力企業管理不善，未能及時巡查和檢修，導致電纜電線擊穿事故不能被及時發現和處理，釀成嚴重后果。

3、回流線功能簡介

　　為了降低高壓電纜線路因人為或是客觀的因素造成的損壞和意外事故的發生，技術人員一般采用加裝的方式降低意外事故的發生，起到保護設備和節能降損的目的。

　　為保護電纜線路，在金屬護套一端接地的電纜線路中，需要安裝一條兩端接地、沿電纜線路平行敷設的導體，可以在發生單相接地故障時，接地短路電流通過回流線流回系統中心點，使得磁通抵消了一部分電纜導線接地電流所產生的磁通，從而降低短路故障時護套的感應電壓。

　　電纜金屬護套采用交叉互聯方式，可以將金屬護套上的互感應電壓限制在規定的50V以內。當線路發生單相接地故障時，接地電流不通過大地，此時金屬護套相當于回流線，每根護套上將通過1/3的接地電流，每小段護套上的對地電壓相當于一端接地線路裝設回線的1/3，同時，電纜線路鄰近的輔助電纜的感應電壓也較小，因此，交叉互聯的電纜線路不必再設回流線。目前，采用電纜供電的較長線路大多采用這種接線方式。

3.1 回流線原理

　　圖1 回流線布置方式

　　如圖1所示，回流線可以在高壓電纜運行產生故障時，通過回流的方式對保護層電壓進行限制，降低護層損耗，保持護層的連續性。

　　回流線可以通過互聯接地、補償電感等方式，采用平行布置或者是三七開布置等方式，合理安排回流線的布置位置，盡可能減低能量損耗。

　　由于感應電動勢和線芯電流大小、電纜長度密切相關，因此工作人員會盡可能地降低電纜長度，或者是采用特制接頭盒連接電纜線芯，合理測算合適的設備配置，從而規劃設計出的回流線布置布局。

3.2 回流線的作用

　　當高壓電纜線路遭遇故障時，短路電流通過大地回流，*的護層感應電壓便會對線路設備造成局部擊穿事故，造成財產損失和人員傷亡。通過布置回流線，能夠引導回路電流經回流線順利返回。

　　回流線的設置能夠疏導強大的電壓，起到阻隔和保護作用，并降低護層終端感應電壓，減少環護層流，提高電纜的使用壽命。

3.3 回流線的使用

　　回流線的布置和使用非常講究，施工技術復雜，有許多地方要注意，下面我們將著重研究回流線的使用和注意事項。

3.3.1 回流線的選型和使用要求根據相關的標準和規定執行，如《電力工程電纜設計規范》等，在回流線的選用上，若某處高壓電纜線路工頻或沖擊感應電壓超過電纜護層絕緣的耐受強度時，則需要控制電纜鄰近弱電線路的電氣干擾強度。

3.3.2 選用回流線時，可以分析其阻抗、兩端的接地電阻是否與大零序電流和回流線上感應電壓值的范圍相匹配，排列配置回流線，要盡量控制電纜正常工作時在回流線產生的損耗;設定接地回流線的截面時，要參考熱穩定值等賦值，保證在電纜發生暫態過程或者故障時能夠正常通過感應電流。

3.3.3 接地回流線需要設置絕緣層和防護層，防止被腐蝕而失去效用。在材料的選擇上要求好，也要保證材料的質量和施工工藝的正確嚴謹。

3.3.4 敷設回流線可以使用平行布置或是三七開布置法(即1.7s、0.3s、0.7s分布法)，由于三七開布置法較容易避免產生感應電壓，也能夠更好地降低能量損耗。

　　3.3.5 回流線的接地方案包括了兩端分別互聯接地、交叉互聯接地、單端互聯接地三種主要形式，各有千秋。

端互聯接地法適用于較短的電纜線路，方法簡單，操作性強，但不能滿足復雜的線路設備要求;交叉互聯接地的原理是將護層分為若干小段并互相連接，通過換位而達到平衡，從而消除感應電壓，適用于長電纜線路，需要很高的空間布置施工工藝;單端互聯接地法取消了一個端口的直接接地點，變化形式很多，操作靈活。