110千伏及以上電纜采用單芯結構，其工作電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)將在金屬護層上產(chǎn)生感應電勢，若護套通過(guò)大地形成通路，金屬護層上將產(chǎn)生接地環(huán)流。接地環(huán)流超標（環(huán)流值大于50A或超過(guò)負荷電流的20％或相間最大值/最小值大于3）不僅影響電纜載流量和使用壽命，環(huán)流引起的嚴重發(fā)熱會(huì )燒毀接地線(xiàn)或接地箱，消缺不及時(shí)可能會(huì )引發(fā)惡性電網(wǎng)事故。

影響電纜接地環(huán)流的主要有以下因素：

1、電纜的接觸電阻

如果存在焊接不好或者接觸不良的位置導致某相接觸電阻增大時(shí)，該相的接地環(huán)流會(huì )顯著(zhù)變小，但另外兩相的接地環(huán)流并不一定隨之減小。隨著(zhù)電阻的增大，總接地電流也并不一定隨之減小。

2、接地電阻

隨著(zhù)接地電阻與大地回路電阻之和的增加，各相接地環(huán)流都在減小。但接地電阻過(guò)大，會(huì )導致接地處接觸不良，引起發(fā)熱和損耗。

3、電纜的接地方式

為了限制電纜金屬護層上的感應電勢，高壓電纜通常采用護套或屏蔽層單端接地、兩端接地、交叉互聯(lián)等接地方式。對較長(cháng)的高壓電纜線(xiàn)路，能有效限制接地環(huán)流的是交叉互聯(lián)接地方式。

圖1交叉互聯(lián)等效電纜

其中，Ia、Ib、Ic分別為A、B、C 三相高壓電纜金屬護套上流過(guò)的電流值；Ie為經(jīng)過(guò)大地回路的電流值；Rd為大地回路的等效電阻，Rd1和Rd2為電纜護套兩端接地電阻；通常情況下，三相電纜的運行電流數值上可默認為一致，通過(guò)三相電流間的相位差，還抵消在完整交叉互聯(lián)段內電纜金屬護層上的感應電壓，從而達到降低接地環(huán)流的目的。

4、各電纜分段長(cháng)度、電纜排列方式、相間距離等

電纜一般采用交叉互聯(lián)的接地方式以減低接地環(huán)流，在電纜排管敷設的工程實(shí)踐中，大量存在護套交叉互聯(lián)的各段具有不同長(cháng)度和不同排列方式的情況。由于相同線(xiàn)芯電流下單位長(cháng)度電纜水平或豎直排列方式下，金屬護套感應電壓大于直角三角形排列方式下護套感應電壓。因此在不等長(cháng)分段電纜中，較長(cháng)的電纜采用感應電壓小的三角形排列方式，較短的電纜采用感應電壓大的水平或豎直排列方式，有利于降低大段護套感應電壓，即可通過(guò)適當選取各小段排列方式來(lái)平衡電纜長(cháng)度差帶來(lái)的感應電壓差，以降低護套環(huán)流。

1、交叉互聯(lián)換相失敗

圖2  交叉互聯(lián)錯誤接線(xiàn)示意圖

換相失敗將導致失去某一個(gè)方向電流相量，此時(shí)護套接地電流顯著(zhù)增大，最終可能引發(fā)運行故障。不同換位失敗的情況，三相電流的幅值、相位均存在較大差異。換位失敗表現為兩相接地電流較接近，而另一相電流相對較小，一般為最小接地電流相2倍左右。

2、箱內進(jìn)水

交叉互聯(lián)箱進(jìn)水時(shí)，箱內水體形成的接地電阻較小，箱內外水體相連相當于電流直接接地。如下圖所示，a或b或c處直接接地。

圖3  箱內進(jìn)水交叉互聯(lián)示意圖

常年降雨可能導致電纜溝交叉互聯(lián)箱內長(cháng)期積水，特別是兩箱均進(jìn)水時(shí)，容易接地電流高達數百安培，護套電流出現突增，電纜內部熱量急劇上升。一箱進(jìn)水，故障回路三相電流有略微差別，相對非故障時(shí)段增加約2.5 倍。

3、同軸電纜斷裂

采用交叉互聯(lián)接地方式的線(xiàn)路一般大于1 km，同軸電纜一旦斷開(kāi)，將在斷開(kāi)處產(chǎn)生上百伏電壓，對線(xiàn)路構成重大威脅。同時(shí)導致相關(guān)聯(lián)金屬護套無(wú)法形成回路，護套內無(wú)法通過(guò)環(huán)流。

某110千伏線(xiàn)路為架空—電纜混聯(lián)線(xiàn)路，其中電纜型號為YJLW03—64/110—1×800mm2，該線(xiàn)路于2014年9月投運，長(cháng)度約1220米。2016年12月27日，對該電纜接地系統進(jìn)行改造，采用交叉互聯(lián)方式接地。完整的交叉互聯(lián)段為站內、#1箱、#2號箱和站外鐵塔，#1和2#為交叉互聯(lián)箱，其余均為直接接地。其接地環(huán)流檢測結果如下表：

表1 某110千伏電纜線(xiàn)接地環(huán)流測試結果

按照Q/GDW11316《電力電纜線(xiàn)路試驗規程》中5.2.3規定：接地環(huán)流與負荷電流比值小于20%；單相接地環(huán)流最大值與最小值的比值小于3。當負荷電流為57.8A時(shí)，站內直接接地箱、1#和2#交叉互聯(lián)箱的A、B、C三相的外護層電流分均嚴重超出規程要求，且單相接地環(huán)流的最大值與最小值比值（37.6/9.7=3.88）也大于3。

根據上表中所測接地環(huán)流數據分析可知：1#井內A相接地環(huán)流38.2A，對應2#井C相接地環(huán)流37.6A；1#井內B相接地環(huán)流28.5A，對應2#井A相接地環(huán)流32.7A；1#井內C相接地環(huán)流10.2A，對應2#井B相接地環(huán)流9.7A。三相接地環(huán)流分別流經(jīng)途徑為A相接地環(huán)流未流過(guò)B相鎧裝、B相接地環(huán)流未流過(guò)C相鎧裝、C相接地環(huán)流未流過(guò)A相鎧裝，如下圖及表所示。

表2 接地環(huán)流交叉段內實(shí)際路徑表

經(jīng)現場(chǎng)巡查發(fā)現#1電纜檢修井接地箱內部交叉互聯(lián)方式為“撇-撇-捺”，三相順序為A、B、C。#2電纜檢修井接地箱內部交叉互聯(lián)方式為“捺-捺-撇”，三相順序為A、B、C，電纜護層保護器和絕緣件均未發(fā)現受潮和燒蝕痕跡，分別如下圖所示：

圖5交叉互聯(lián)箱內部實(shí)際接線(xiàn)圖

因此，此110千伏 XX線(xiàn)電纜段接地環(huán)流異常的原因為交叉互聯(lián)箱內銅排接線(xiàn)方式錯誤，電纜外護層未能實(shí)現實(shí)際上的交叉互聯(lián)，導致局部交叉互聯(lián)段接地環(huán)流超標。

調整接線(xiàn)方式后，該電纜接地環(huán)流符合Q/GDW11316-2014《電力電纜線(xiàn)路試驗規程》要求。