Page 142 - 《中国电力》2026年第3期

2026 年 第 59 卷

表 2 接地电缆结构参数 400 单端接地； 交叉互联； 双端接地 1.0
单端接地护套电压/V 交叉互联护套电压/V 0 双端接地护套电压/V
Table 2 Grounding Cable Structure Parameters 300
单位：m 200 0.5
100
参数 数值 −100
线芯直径（铜） 0.011 3 −200 0
聚氯乙烯护套直径 0.016 5 −300 −0.5
−400
0 2 4 6 8 10 12
距离/km
接地电缆的敷设深度分别为 1.908 m 与 5 m，隧道
轨道电阻率为 100 Ωm。工程上通常将 1 km 长度 图 4 单端、两端与交叉互联接地方式下护套感应
电压变化曲线
的电缆划分为一个主分段，以此为基础开展接地
Fig. 4 Induction voltage variation curve of the sheath
特性分析。 under single ended, two ended, and cross connected
工程中隧道电缆常见的 3 种接地方式如下。 grounding modes
1）单端接地：每段电缆金属护套的一端直接
20 单端接地； 交叉互联； 双端接地 1 300
与接地电缆连接，另一端通过电涌电压限制器与 15
接地电缆连接。电涌电压限制器的作用是限制暂 10 1 250
态过电压，是高压电缆系统安全运行的关键部件。 单端接地护套电流/A 交叉互联护套电流/A 5 1 200 双端接地护套电流/A
2）两端接地：每段电缆金属护套的首端与末 1 150
端均直接连接至接地电缆。 0 1 100
0 2 4 6 8 10 12
3）交叉互联接地：将电缆系统划分为若干个 距离/km
交叉互联主分段，每个主分段进一步细分为 3 个
图 5 单端、两端与交叉互联接地方式下护套循环
次分段，且每个主分段内第 1、3 次分段的三相电 电流变化曲线
缆护套均与接地电缆连接，通过交叉换位抵消感 Fig. 5 The variation curve of sheath circulating current
under single ended, two ended, and cross connected
应电压。
grounding modes
由于电磁耦合效应，C 相电缆因更靠近接地
电缆，其护套电压与电流均高于 A、B 两相。同 接地端距离的增加而减小，在电缆首端测得最大
时，水平敷设方式会破坏电缆系统的对称性，因 循环电流为 15.98 A。含两个交叉互联接头的交叉
此相较于品字形敷设，水平敷设时电缆护套的循 互联接地系统中，护套循环电流曲线被划分为三
环电流 I cir c 更大。基于此，本节后续分析将聚焦 段，在电缆末端测得最大循环电流为 7.5 A。而两
于水平敷设方式下 C 相电缆的护套电压与电流特 端接地会导致护套循环电流急剧增大，在电缆端
性。为清晰展示隧道电缆系统感应电压 V in d 与循 点处峰值高达 1 246.63 A。由此可见，相较于单端
环电流 I cir c 的变化规律，本节额外提取了 12 km 电 接地与交叉互联接地，两端接地会使电缆护套的
缆系统中前 1 000 m 的电压、电流数据进行局部放 循环电流显著增大，需尽量避免在长距离电缆系
大 分 析 。 单 端 接 地 、 两 端 接 地 与 交 叉 互 联 接 地 统中采用。
3 种 方 式 下 ， 前 1 000 m 电 缆 护 套 的 V in d 与 I cir c 变 为验证多导体算法的计算精度与效率，将其
化曲线，如图 4~5 所示。 计算结果与电磁暂态程序（electromagnetic transient
在图 4 中，单端接地时，护套感应电压随与 program，EMTP）仿真结果进行对比。基于 PSCAD
接地端距离的增加呈线性上升趋势，在电缆末端 搭建 110 kV 隧道电缆系统的 EMTP 仿真模型，并
测得最大感应电压为 332.32 V。交叉互联接地时， 定义多导体算法与 EMTP 仿真结果的相对误差公
护套感应电压呈“M”形分布，在交叉互联接头 式为
处出现峰值，最大感应电压为 114.55 V。两端接
E = V PM −V EMTP ×100% （11）
地时，护套感应电压整体幅值极低，在电缆中点 V EMTP
处测得最大值仅为 0.56 V。 式中：E 为 EMTP 仿真结果的相对误差； V PM 为本
在图 5 中，单端接地时，护套循环电流随与 文 多 导 体 算 法 的 计 算 结 果 ； V EMTP 为 PSCAD 中

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