(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

电力电缆接地线与电流互感器位置分析

郭宇佳

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 苍溪，628400)

本文主要探讨了电力电缆接地线与电流互感器的相对位置关系，分析了正确安装位置下和错误安装位置下电流互感器所监测电流的不同，以及对系统运行造成的影响，总结出在电力电缆安装中，应正确选择金属屏蔽层接地线与电流互感器的相对位置。

电力电缆 电流互感器 接地线 拒动 误动

1 电力电缆接地线的作用

电力电缆接地是接地系统总体的重要组成部分，对系统安全运行有着重要的意义，可以防止人身触电，保障系统正常运行，保护线路和设备免遭损坏，同时可以防止电气火灾以及雷击和静电等危害。不管是单芯电缆还是三芯电缆，电力电缆的金属屏蔽层和金属护套都必须直接接地。三芯电缆正常运行时，三相不平衡电流较小，在金属屏蔽层外的磁通也较小，在电缆金属屏蔽层两端不会产生较大感应电压，流过金属屏蔽层的环流较小，三芯电缆金属屏蔽层都采用两端接地。单芯电缆运行时，在金属屏蔽层外的磁通较大，在电缆金属屏蔽层两端会产生较大感应电压，当线路不长且感应电压不高满足规范时，金属屏蔽层采用一端接地；当线路较长感应电压较大时，金属屏蔽层采用一端接地，另一端经过电压保护器接地。

电力电缆线芯中通过的电流将在金属屏蔽层中产生感应电压，电力电缆金属屏蔽层或金属护套可通过电缆接地线与大地的短路形成等电位，降低电力电缆中的感应电压，防止电缆感应电压过大造成人身设备伤害。电缆金属屏蔽层接地线可以使电缆线芯对金属屏蔽层或金属护套的电容电流流入大地；当电缆线芯与金属屏蔽层发生绝缘击穿形成短路时，短路电流可以通过接地线流入大地。

2 三芯电力电缆接地线与零序电流互感器相对位置分析

不论是三芯电缆还是单芯电缆，电力电缆接地线与电流互感器均有四种相对位置，分别是：①电力电缆接地点在电流互感器以下时，接地线直接接地；②电力电缆接地点在电流互感器以上时，接地线穿过电流互感器接地；③电力电缆接地点在电流互感器以下时，接地线穿过电流互感器接地；④电力电缆接地点在电流互感器以上时，接地线直接接地。

三芯电缆的零序电流互感器一般安装在电缆首端即电源端，在电缆发生接地故障时，产生零序接地电流时与继电保护装置或信号配合使用，使装置元件动作，实现保护或监控,在电力系统中广泛应用。在大接地电流系统中，当发生接地故障时，零序电流互感器监测到很大的短路电流，可以作用于零序电流保护动作跳闸。在小电流接地系统中，当发生单相接地故障时，零序电流互感器监测到较小的接地电容电流，可以作用于小电流选线装置发选线信号。正常运行时，电缆中三相线芯电流相量和为零，即Ia+Ib+Ic=0，零序电流互感器二次侧电流为零；当三相电流不平衡时，不平衡电流将在三芯电缆屏蔽层上感应出电流IG。

当电力电缆线芯和金属屏蔽层发生绝缘击穿形成短路时，电缆的接地电流将通过绝缘击穿处、电缆首端金属屏蔽层接地线、电缆末端金属屏蔽层接地线流向大地；电缆的接地电流分成三部分，分别是：通过电缆首端金属屏蔽层接地线流向大地的电流Ix，通过绝缘击穿处流向大地的电流Iy，通过电缆末端金属屏蔽层接地线流向大地的电流Iz。此时电缆三相电流相量和等于零序电流的三倍，即Ia+Ib+Ic=3I0。同时3I0为电缆的接地电流，因此3I0=Ix+Iy+Iz。

2.1 第一种相对位置分析

电力电缆接地点在电流互感器以下时，接地线直接接地，如图1所示。

图1 第一种相对位置示意

当电缆发生绝缘击穿时，接地电流中电缆首端金属屏蔽层接地线流向大地的那部分电流Ix不穿过零序电流互感器，不参与零序电流互感器磁通的建立。同时接地造成的不平衡电流3I0在金属屏蔽层感应出的电流IG不穿过零序电流互感器，不参与零序电流互感器磁通的建立。零序电流互感器建立磁通的电流为Ia+Ib+Ic=3I0，零序电流互感器监测的电流是我们需要监测的零序电流3I0。在定值合理的情况下，大接地电流系统中零序接地保护能可靠动作，小接地电流系统中接地选线装置能正常接地选线。

电缆线芯的三相不平衡电流在金属屏蔽层上感应的电流IG未穿过零序电流互感器，零序电流互感器监测不到IG，零序电流保护不会产生误动作。另外，附近其他设备接地电流的一部分IQ通过电力电缆其中一端接地线流入，经过金属屏蔽层从另一端接地线流出，IQ不经过零序电流互感器，不参与零序电流互感器磁通的建立，此时零序电流互感器监测不到IQ，附近其他设备接地电流流入金属屏蔽层的那部分电流IQ不会引起零序电流保护的误动作。

2.2 第二种相对位置分析

电力电缆接地点在电流互感器以上时，接地线穿过电流互感器接地如图2所示。

图2 第二种相对位置示意

当电缆发生绝缘击穿时，接地电流中电缆首端金属屏蔽层接地线流向大地的那部分电流Ix穿过零序电流互感器后回穿，产生的磁通相互抵消。同时3I0将在金属屏蔽层感应出的电流IG，电流IG穿过零序电流互感器后回穿，产生的磁通相互抵消。Ix与IG虽然穿过零序电流互感器，但均经过回穿后磁通相互抵消，此时零序电流互感器建立磁通的电流仅为Ia+Ib+Ic=3I0，零序电流互感器监测的电流正是我们需要监测的零序电流3I0。在定值合理的情况下，大接地电流系统中零序接地保护能可靠动作，小接地电流系统中接地选线装置能正常接地选线。

电缆线芯的三相不平衡电流在金属屏蔽层上感应的电流IG经过零序电流互感器后回穿，磁通相互抵消，零序电流互感器监测不到IG，零序电流保护不会产生误动作。另外，附近其他设备接地电流流入金属屏蔽层的那部分电流IQ经过零序电流互感器后回穿，产生的磁通相互抵消，此时零序电流互感器监测不到IQ，不会引起零序电流保护的误动作。

2.3 第三种相对位置分析

电力电缆接地点在电流互感器以下，接地线穿过电流互感器接地，如图3所示。

图3 第三种相对位置示意

当电缆发生绝缘击穿时，接地电流中电缆首端金属屏蔽层接地线流向大地的那部分电流Ix通过接地线穿过零序电流互感器一次，Ix参与零序电流互感器磁通的建立。同时3I0将会在金属屏蔽层感应出电流IG，IG通过接地线穿过零序电流互感器一次，IG参与零序电流互感器磁通的建立。此时参与零序电流互感器磁通建立的总电流为3I0+Ix+IG，零序电流互感器监测的电流不是零序电流3I0。由于3I0与Ix方向相反，且IG很小，零序电流互感器监测的电流|3I0+Ix+IG|小于3I0，造成零序电流互感器监测的电流不准确，大接地电流系统中可能造成零序电流保护拒动，小接地电流系统中可能造成接地选线失败。

电缆线芯的三相不平衡电流在金属屏蔽层上感应的电流IG通过接地线穿过零序电流互感器一次，零序电流互感器将监测到电流IG，可能引起零序电流保护的误动作。另外，附近其他设备接地电流流入金属屏蔽层的那部分电流IQ通过接地线穿过零序电流互感器一次，此时零序电流互感器将监测到IQ，同样可能引起零序电流保护的误动作。

2.4 第四种相对位置分析

电力电缆接地点在电流互感器以上时，接地线直接接地，如图4所示。

图4 第四种相对位置示意

当电缆发生绝缘击穿时，接地电流中电缆首端金属屏蔽层接地线流向大地的那部分电流Ix通过金属屏蔽层穿过零序电流互感器一次，Ix参与零序电流互感器磁通的建立。同时3I0在金属屏蔽层感应出电流IG通过金属屏蔽层穿过零序电流互感器一次，IG参与零序电流互感器磁通的建立。此时参与零序电流互感器磁通建立的总电流为3I0+Ix+IG，零序电流互感器监测的电流不是零序电流3I0。由于3I0与Ix方向相反，且IG很小，零序电流互感器监测的电流|3I0+Lx+IG|小于3I0，造成零序电流互感器监测的电流不准确，大接地电流系统中可能造成零序电流保护拒动，小接地电流系统中可能造成接地选线失败。

电缆线芯的三相不平衡电流在金属屏蔽层上感应的电流IG通过金属屏蔽层穿过零序电流互感器一次，零序电流互感器将监测到电流IG，可能引起零序电流保护的误动作。另外，附近其他设备接地电流流入金属屏蔽层的那部分电流IQ通过金属屏蔽层穿过零序电流互感器一次，此时零序电流互感器将监测到IQ，同样可能引起零序电流保护的误动作。

3 结论

综上所述，图1和图2中的三芯电缆接地线和零序电流互感器的安装位置是正确的，对保护和测量不会造成影响；图3和图4中三芯电缆接地线和零序电流互感器的安装位置是错误的，可能引起保护拒动和误动。运用同样的方法分析单芯电缆，即分析单芯电缆电流互感器建立磁通的电流是否为保护、测量所需电流，可以得出与三芯电缆同样的结论，本文不做赘述。

曾有一例关于电力电缆接地线和电流互感器安装位置错误引起发电机误解列的报道[1]，以及一例关于电力电缆接地线和零序电流互感器安装位置错误，导致电力电缆确实发生接地而接地选线装置未选线的报道[2]。电力电缆接地线和电流互感器的安装位置直接影响到系统安全稳定运行，在实际的电力设备安装和验收中要充分考虑电力电缆接地线和电流互感器的安装位置关系，选择正确的安装位置。

〔1〕季明怀.因电缆接地线未穿过零序电流互感器接地而引起的发电机误解列[J].电工技术，2000(10)：49.

〔2〕高洪英.10kV电缆接地线施工接线错误的分析[J].建筑电气，2008，27(11)：40-42.

TM862∶TM452

A

2095-1809(2017)06-0035-03

郭宇佳，水电厂运行值班员中级工，助理电自工程师，从事水电站运行工作。