电气化铁路铺设电力电缆金属护层与钢铠接地问题的讨论

刘强　卓建洪　张拥周

摘 要：当沿电气化铁路铺设的电力电缆的护层和钢铠两端都接地时，其护层和钢铠中有牵引电流通过，使钢铠和护层发热，造成电力电缆损坏。该文分析了电力电缆的护层和钢铠中产生电流的原理，提出了沿电气化铁路铺设电力电缆时，护层和钢铠须采取保护接地的防护措施，为电力电缆的安全运行提供帮助，为有关标准的制定提供参考意见。

关键词：电气化铁路 电力电缆 护层和钢铠 发热 接地

中图分类号：U2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（a）-0093-04

我国的电气化铁路通车里程已达到20000 km，正以每年约4000 km的速度快速发展，并以图1所示的工频单相50 Hz、27.5 kV的供电方式为主。在电气化铁路沿线铺设的电力电缆，当距电气化铁路较近和平行于电气化铁路较长时，电力电缆的中间端子盒和电缆头处，经常出现绝缘损坏的事故。针对这一问题，该文进行了分析，找出了事故原因并提出了应该采取的技术措施，旨在为电力电缆的安全运行提供帮助，为有关标准的制定提供参考意见。

1 铁路沿线铺设电力电缆的现状

沿电气化铁路铺设电力电缆时，根据中华人民共和国国家标准GB 50168-92《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》的第5.1.21条规定：沿电气化铁路或有电气化铁路通过的桥梁上明敷电缆的金属护层或金属管道，应沿其全长与金属支架或桥梁的金属构件绝缘。第6.2.11条规定：三芯电力电缆终端处的金属护层必须接地良好；塑料电缆每相铜屏蔽层和钢铠应锡焊接地线。

我国高铁（城际）铁路大多使用的交联聚乙烯铠装三芯电缆与单芯电缆。通常三芯电缆都采用两端直接接地方式，这是因为这些电缆大多数是在正常运行中，流过三个线芯的电流总和为零，在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链，这样，在铝包或金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压，所以两端接地后不会有感应电流流过铝包或金属屏蔽层。而单芯电缆的线芯与金属屏蔽的关系，可看作一个变压器的初级绕组，当单芯电力电缆的导体中通过交流电流时，其周围产生的磁场会与金属护套交链，在金属护套上会产生感应电动势。其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。当电缆长度与工作电流较大的情况下，感应电压可能达到很大的数值。电缆以紧贴三角形布置时，感应电压最小。当电缆相间距离增加，相对位置改变时，感应电压都会相应地改变。另外，多回电缆同路径敷设，也会对感应电压产生影响。

图1中牵引变电所的牵引电流I1沿接触网送给电力机车，然后经钢轨和大地流回牵引变电所，因此在大地中有很大的牵引电流。目前，沿电气化铁路铺设电力电缆时，都按照国家标准将护层和钢铠对地绝缘，同时又在电力电缆的两个终端处将护层和钢铠两端都接地（图1），使牵引地回流一部份经电缆护层及钢铠和两端接地点组成回路（图1中的I3），引起护层与钢铠发热；在护层和钢铠与接地引线联接的过渡处，还容易造成接触不良、发热严重。同时电力电缆的接头在电缆井内，电缆头又在空气中，工作环境和散热条件都比埋在地下的电缆差。这就是造成沿电气化铁路铺设电力电缆的电缆接头和电缆头处绝缘损坏机率很高的主要原因。例如广州铁路局的长沙和广州供电段，在电气化铁路牵引变电所的馈线供电线上，多次发生电缆中间头及上网电缆头炸裂的事故。现在这两个供电段采取了将这些电缆仅保留牵引变电所侧的电缆护层和钢铠的接地，把另一端的接地点开路的措施。

2 电缆护层与钢铠中的感应电势及电流

如图1所示，由于电缆都埋在距离地面1m深左右或安装在电缆托架上，电缆护层与钢铠中主要为电磁感应电势，接触网27.5 kV对电缆护层与钢铠的静电感应电势可以忽略不计。设Z13、Z23分别为接触网和钢轨与电缆钢铠的互感抗，L为电缆与电气化铁路平行的长度（单位为km），其电缆护层和钢铠的电磁感应电势为：

（1）△U=（Z13I1-Z23I2）L

因为牵引电流的频率为50Hz，所以式中：

（2）Z13=0.05+j0.145lg（Dg/d13）Ω/km

（3）Z23=0.05+j0.145lg（Dg/d23） Ω/km

（4）I2=I1Z12/Z2

式中：Dg—等效地回线入地深度； d13、d23—分别为接触网和钢轨与电缆的距离；

Z12—接触网与钢轨的互感（Ω/km）；Z2—钢轨的自阻抗（Ω/km）。

电缆护层和钢铠中的电流I3为：

（5）I3=△U/（Z3+R01+R02）

式中：Z3—电缆钢铠的自阻抗；R01、R02分别为护层及钢铠两端的接地电阻。

目前，电气化铁路接触网的供电方式中，以直接供电和架空回流线供电方式为主；在重载牵引区段，采用自耦变压器的AT供电方式；城市郊区对通信干扰大的区段，采用吸流变压器的BT供电方式。

2.1 牵引网直接供电方式时，电缆护层和钢铠中的感应电势

图2为电气化铁路牵引网直接供电方式示意图，图中所标尺寸以米为单位，接触网的承力索，接触网的接触导线，钢轨，电力电缆。

当电气化铁路为单线时，无C2、J2、g3、g4，d13、d23为：

（6）d13=（Ldc1Ldj1）1/2 d23=（Ldg1Ldg2）1/2

当电气化铁路为复线时，d13、d23为：

（7）d13=（Ldc1Ldj1 Ldc2Ldj2）1/4

d23=（Ldg1Ldg2 Ldg3Ldg4）1/4

式中：Ldc1、Ldc2—电力电缆至接触网承力索1、2的距离；Ldj1、Ldj2—电力电缆至接触网接触线1、2的距离；Ldg1～Ldg4—电力电缆至钢轨1～4的距离。当电力电缆距离铁路较远时，d13和d23可以近似取电力电缆至两钢轨中心的距离。endprint

当等效地回线入地深度为930 m时，根据文献[2]计算，单线电气化铁路的参数为：

（8）Z12=0.05+j0.319Ω/km

（9）Z2=0.198+j0.560Ω/km

（10）所以

I2=I1×0.543 6∠10.6°

（11）复线电气化铁路的参数为：

Z12=0.05+j0.3068 Ω/km

（12）Z2=0. 124+j0.445Ω/km

（13）所以

I2=I1×0.6729∠6.3°

2.2 牵引网具有架空回流线时，电缆护层和钢铠中的感应电势

图3是电气化铁路具有架空回流线区段的接触网布置示意图，图中O和O`是架空回流线。架空回流线与钢轨并联，电流方向与钢轨中电流相同。在架空回流线区段，电缆护层和钢铠的感应电势计算方法与（1）式中的直接供电方式相同，只是Z23、Z12、Z2略有不同。

Z23的计算公式与（3）式相同，当电气化铁路为单线时，d23只考虑C1、J1、g1、g2和架空回流线O。

（14）d23=（Ldg1Ldg2LdO）1/3

复线电气化铁路的d23为：

（15）d23=（Ldg1Ldg2Ldg3Ldg4LdOLdO`）1/6

式中：LdO、LdO`—电力电缆至接触网架空回流线O、O`的距离。

同样，当等效地回线入地深度为930 m时，根据文献[2]中数据计算，单线电气化铁路的参数为：

（16）Z12=0.05+j0.3256 Ω/km

（17）Z2=0.126+j0.4507 Ω/km

（18）所以I2=I1×0.7039∠6.9°

（19）复线电气化铁路的参数为：

Z12=0.05+j0.3116 Ω/km

（20）Z2=0.097+j0.344 Ω/km

（21）所以I2=I1×0.883∠3.9°

2.3 牵引网采用其它供电方式时，电缆护层和钢铠中的感应电势

采用自耦变压器的AT供电方式和吸流变压器的BT供电方式时，当电力机车运行在两个AT（BT）之间时具有半段效应，这时机车的牵引电流才对电缆护层和钢铠具有电磁感应电势。半段效应的距离AT区段为3～5 km，BT区段1～2 km。由于半段效应不管电力电缆有多长，都只有一台机车运行在两个AT（BT）之间时才有电磁感应电势，因此电力电缆护层和钢铠中的感应电势和电流都很小。

分别将I2代入（1）式得沿电气化铁道铺设的电力电缆护层与钢铠的电磁感应电势和电流如表1。

3 计算实例

以单线电气化铁路直接供方式为例，设电力电缆钢铠的直经为60 mm，两层钢铠的厚度为1.3 mm，参照钢绞线电阻系数0.14，在不考虑钢铠的内阻抗和护层直流电阻时，电缆钢铠的自阻抗为：

（22）Z3=0.5833+j0.145lg（930/0.03）

=0.05833+j0.6512Ω/km

电缆护层和钢铠中电流：

（23）I3=△U/（0.5833+R01+R02+j0.6512）

接触网发生短路时，牵引变电所在短路后0.1～0.5 s才能跳闸切除故障电流，以接触网平均短路电流1000 A计算电缆在与铁路不同距离时，每km电缆钢铠的感应电势。计算结果如（表2）。

如果电缆护层和钢铠的两端接地电阻均为5 Ω，牵引网短路电流为1000 A时，不同距离下护层和钢铠中的电磁感应电势和电流如表3所示。

4 防止牵引地回流流经电力电缆护层和钢铠的措施

当电缆导体中有电流通过时，在与导体平行的金属护套中必然产生纵向感应电动势。如果把两端金属护套直接接地，护套中的感应电压将产生以大地为回路的循环电流。护套中有电流通过，增加了电能损耗，同时减小了电缆的输送容量。为了解决这个问题，可采取单点互联，仅一端接地，另一端对地绝缘，护套中就没有电流通过。但是，感应电压与电缆长度成正比，当电缆线路较长时，过高的护套感应电压可能会危及人身安全，并可能导致设备事故，因此，电缆运行规程规定，单芯电缆金属护套感应电压不得超过50 V。对于较长的电缆线路，应用绝缘接头将金属护套分隔成多段，使每段的感应电压限制在小于50 V的安全范围以内。通常将三段长度相等或基本相等的电缆组成一个换位段，其中有两套绝缘接头，每套绝缘接头的绝缘隔板两侧不同相的金属护套用交叉跨越法相互连接。为了减少电缆线路的损耗，提高电缆的输送容量，高压单芯电缆的金属护套，一般均采取交叉互联或单点互联方式。

由表2可以看出，当电力电缆离铁路很近（遂道内和桥梁上），电力电缆与铁路平行的距离较长时，电力电缆护层和钢铠中的感应电势和地回流都很大。随着牵引负荷的不断增大，电气化铁路重负荷区段一个供电臂的最大牵引负荷电流可达800～ 1000A，供电臂首端的短路电流在3000～ 5000A之间。因此当电力电缆铺设在牵引供电臂的首端时，1 km电缆护层和钢铠中的感应电势和电流是表2的3～5倍。电缆护层和钢铠中长期通过电流时会造成护层和钢铠发热，导致电缆绝缘损坏。

为了防止牵引地回流经过电缆护层和钢铠，因此在沿电气化铁路铺设的电力电缆，电缆头的护层和钢铠就不能在电缆的两端同时接地。最好在电缆的电源侧接地，另一侧采用Y1.5W-0.5/2.6型低压氧化锌避雷器进行保护接地（图4）。该避雷器的持续运行电压为420 V，U1mA电压为1 200 V。

当电力电缆中，牵引重负荷电流造成的感应电压高于420 V，或接触网的短路电流产生的感应电压高于1200 V时，可以采用两只避雷器串联进行电缆护层和钢铠的保护接地。在与电气化铁路平行很长，又离电气化铁路很近的电力电缆，当感应电压影响到电力电缆绝缘的安全运行时，可以采用在电力电缆的中间接头端处进行电缆护层和钢铠的直接接地，电缆两端进行保护接地，如图5所示。

5 结语

（1）沿电气化铁路铺设的电力电缆，电缆的护层和钢铠只能一端接地，另一端应采用低压氧化锌避雷器进行保护接地；当电力电缆过长，护层和钢铠中的电磁感应电势过高，影响到电缆的安全运行时，可以在电力电缆的中间接头端子处进行电缆护层和钢铠接地，电力电缆两端的端子头处应进行保护接地。

（2）在电气化铁路为AT和BT供电区段，沿电气化铁路铺设的电力电缆，电缆的护层和钢铠可以一端接地，另一端采用一只低压220 V或380 V的氧化锌避雷器进行保护接地。

（3）建议中华人民共和国国家标准GB 50168-92《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》的第5.1.21条中增加：电力电缆的护层和钢铠沿电气化铁路铺设时的保护接地内容。

参考文献

[1] 曹建猷.电气化铁道供电系统[M].北京：中国铁道出版社，1987.

[2] 卫明博.铁路牵引供电对信号系统电磁干扰抑制的施工工艺研究[J].中国高新技术企业，2010（6）.

[3] 高建平，尚铁宇.电力电缆故障离线定位方法的经验分析[J].内蒙古石油化工，2010（1）.endprint

当等效地回线入地深度为930 m时，根据文献[2]计算，单线电气化铁路的参数为：

（8）Z12=0.05+j0.319Ω/km

（9）Z2=0.198+j0.560Ω/km

（10）所以

I2=I1×0.543 6∠10.6°

（11）复线电气化铁路的参数为：

Z12=0.05+j0.3068 Ω/km

（12）Z2=0. 124+j0.445Ω/km

（13）所以

I2=I1×0.6729∠6.3°

2.2 牵引网具有架空回流线时，电缆护层和钢铠中的感应电势

图3是电气化铁路具有架空回流线区段的接触网布置示意图，图中O和O`是架空回流线。架空回流线与钢轨并联，电流方向与钢轨中电流相同。在架空回流线区段，电缆护层和钢铠的感应电势计算方法与（1）式中的直接供电方式相同，只是Z23、Z12、Z2略有不同。

Z23的计算公式与（3）式相同，当电气化铁路为单线时，d23只考虑C1、J1、g1、g2和架空回流线O。

（14）d23=（Ldg1Ldg2LdO）1/3

复线电气化铁路的d23为：

（15）d23=（Ldg1Ldg2Ldg3Ldg4LdOLdO`）1/6

式中：LdO、LdO`—电力电缆至接触网架空回流线O、O`的距离。

同样，当等效地回线入地深度为930 m时，根据文献[2]中数据计算，单线电气化铁路的参数为：

（16）Z12=0.05+j0.3256 Ω/km

（17）Z2=0.126+j0.4507 Ω/km

（18）所以I2=I1×0.7039∠6.9°

（19）复线电气化铁路的参数为：

Z12=0.05+j0.3116 Ω/km

（20）Z2=0.097+j0.344 Ω/km

（21）所以I2=I1×0.883∠3.9°

2.3 牵引网采用其它供电方式时，电缆护层和钢铠中的感应电势

采用自耦变压器的AT供电方式和吸流变压器的BT供电方式时，当电力机车运行在两个AT（BT）之间时具有半段效应，这时机车的牵引电流才对电缆护层和钢铠具有电磁感应电势。半段效应的距离AT区段为3～5 km，BT区段1～2 km。由于半段效应不管电力电缆有多长，都只有一台机车运行在两个AT（BT）之间时才有电磁感应电势，因此电力电缆护层和钢铠中的感应电势和电流都很小。

分别将I2代入（1）式得沿电气化铁道铺设的电力电缆护层与钢铠的电磁感应电势和电流如表1。

3 计算实例

以单线电气化铁路直接供方式为例，设电力电缆钢铠的直经为60 mm，两层钢铠的厚度为1.3 mm，参照钢绞线电阻系数0.14，在不考虑钢铠的内阻抗和护层直流电阻时，电缆钢铠的自阻抗为：

（22）Z3=0.5833+j0.145lg（930/0.03）

=0.05833+j0.6512Ω/km

电缆护层和钢铠中电流：

（23）I3=△U/（0.5833+R01+R02+j0.6512）

接触网发生短路时，牵引变电所在短路后0.1～0.5 s才能跳闸切除故障电流，以接触网平均短路电流1000 A计算电缆在与铁路不同距离时，每km电缆钢铠的感应电势。计算结果如（表2）。

如果电缆护层和钢铠的两端接地电阻均为5 Ω，牵引网短路电流为1000 A时，不同距离下护层和钢铠中的电磁感应电势和电流如表3所示。

4 防止牵引地回流流经电力电缆护层和钢铠的措施

当电缆导体中有电流通过时，在与导体平行的金属护套中必然产生纵向感应电动势。如果把两端金属护套直接接地，护套中的感应电压将产生以大地为回路的循环电流。护套中有电流通过，增加了电能损耗，同时减小了电缆的输送容量。为了解决这个问题，可采取单点互联，仅一端接地，另一端对地绝缘，护套中就没有电流通过。但是，感应电压与电缆长度成正比，当电缆线路较长时，过高的护套感应电压可能会危及人身安全，并可能导致设备事故，因此，电缆运行规程规定，单芯电缆金属护套感应电压不得超过50 V。对于较长的电缆线路，应用绝缘接头将金属护套分隔成多段，使每段的感应电压限制在小于50 V的安全范围以内。通常将三段长度相等或基本相等的电缆组成一个换位段，其中有两套绝缘接头，每套绝缘接头的绝缘隔板两侧不同相的金属护套用交叉跨越法相互连接。为了减少电缆线路的损耗，提高电缆的输送容量，高压单芯电缆的金属护套，一般均采取交叉互联或单点互联方式。

由表2可以看出，当电力电缆离铁路很近（遂道内和桥梁上），电力电缆与铁路平行的距离较长时，电力电缆护层和钢铠中的感应电势和地回流都很大。随着牵引负荷的不断增大，电气化铁路重负荷区段一个供电臂的最大牵引负荷电流可达800～ 1000A，供电臂首端的短路电流在3000～ 5000A之间。因此当电力电缆铺设在牵引供电臂的首端时，1 km电缆护层和钢铠中的感应电势和电流是表2的3～5倍。电缆护层和钢铠中长期通过电流时会造成护层和钢铠发热，导致电缆绝缘损坏。

为了防止牵引地回流经过电缆护层和钢铠，因此在沿电气化铁路铺设的电力电缆，电缆头的护层和钢铠就不能在电缆的两端同时接地。最好在电缆的电源侧接地，另一侧采用Y1.5W-0.5/2.6型低压氧化锌避雷器进行保护接地（图4）。该避雷器的持续运行电压为420 V，U1mA电压为1 200 V。

当电力电缆中，牵引重负荷电流造成的感应电压高于420 V，或接触网的短路电流产生的感应电压高于1200 V时，可以采用两只避雷器串联进行电缆护层和钢铠的保护接地。在与电气化铁路平行很长，又离电气化铁路很近的电力电缆，当感应电压影响到电力电缆绝缘的安全运行时，可以采用在电力电缆的中间接头端处进行电缆护层和钢铠的直接接地，电缆两端进行保护接地，如图5所示。

5 结语

（1）沿电气化铁路铺设的电力电缆，电缆的护层和钢铠只能一端接地，另一端应采用低压氧化锌避雷器进行保护接地；当电力电缆过长，护层和钢铠中的电磁感应电势过高，影响到电缆的安全运行时，可以在电力电缆的中间接头端子处进行电缆护层和钢铠接地，电力电缆两端的端子头处应进行保护接地。

（2）在电气化铁路为AT和BT供电区段，沿电气化铁路铺设的电力电缆，电缆的护层和钢铠可以一端接地，另一端采用一只低压220 V或380 V的氧化锌避雷器进行保护接地。

（3）建议中华人民共和国国家标准GB 50168-92《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》的第5.1.21条中增加：电力电缆的护层和钢铠沿电气化铁路铺设时的保护接地内容。

参考文献

[1] 曹建猷.电气化铁道供电系统[M].北京：中国铁道出版社，1987.

[2] 卫明博.铁路牵引供电对信号系统电磁干扰抑制的施工工艺研究[J].中国高新技术企业，2010（6）.

[3] 高建平，尚铁宇.电力电缆故障离线定位方法的经验分析[J].内蒙古石油化工，2010（1）.endprint

当等效地回线入地深度为930 m时，根据文献[2]计算，单线电气化铁路的参数为：

（8）Z12=0.05+j0.319Ω/km

（9）Z2=0.198+j0.560Ω/km

（10）所以

I2=I1×0.543 6∠10.6°

（11）复线电气化铁路的参数为：

Z12=0.05+j0.3068 Ω/km

（12）Z2=0. 124+j0.445Ω/km

（13）所以

I2=I1×0.6729∠6.3°

2.2 牵引网具有架空回流线时，电缆护层和钢铠中的感应电势

图3是电气化铁路具有架空回流线区段的接触网布置示意图，图中O和O`是架空回流线。架空回流线与钢轨并联，电流方向与钢轨中电流相同。在架空回流线区段，电缆护层和钢铠的感应电势计算方法与（1）式中的直接供电方式相同，只是Z23、Z12、Z2略有不同。

Z23的计算公式与（3）式相同，当电气化铁路为单线时，d23只考虑C1、J1、g1、g2和架空回流线O。

（14）d23=（Ldg1Ldg2LdO）1/3

复线电气化铁路的d23为：

（15）d23=（Ldg1Ldg2Ldg3Ldg4LdOLdO`）1/6

式中：LdO、LdO`—电力电缆至接触网架空回流线O、O`的距离。

同样，当等效地回线入地深度为930 m时，根据文献[2]中数据计算，单线电气化铁路的参数为：

（16）Z12=0.05+j0.3256 Ω/km

（17）Z2=0.126+j0.4507 Ω/km

（18）所以I2=I1×0.7039∠6.9°

（19）复线电气化铁路的参数为：

Z12=0.05+j0.3116 Ω/km

（20）Z2=0.097+j0.344 Ω/km

（21）所以I2=I1×0.883∠3.9°

2.3 牵引网采用其它供电方式时，电缆护层和钢铠中的感应电势

采用自耦变压器的AT供电方式和吸流变压器的BT供电方式时，当电力机车运行在两个AT（BT）之间时具有半段效应，这时机车的牵引电流才对电缆护层和钢铠具有电磁感应电势。半段效应的距离AT区段为3～5 km，BT区段1～2 km。由于半段效应不管电力电缆有多长，都只有一台机车运行在两个AT（BT）之间时才有电磁感应电势，因此电力电缆护层和钢铠中的感应电势和电流都很小。

分别将I2代入（1）式得沿电气化铁道铺设的电力电缆护层与钢铠的电磁感应电势和电流如表1。

3 计算实例

以单线电气化铁路直接供方式为例，设电力电缆钢铠的直经为60 mm，两层钢铠的厚度为1.3 mm，参照钢绞线电阻系数0.14，在不考虑钢铠的内阻抗和护层直流电阻时，电缆钢铠的自阻抗为：

（22）Z3=0.5833+j0.145lg（930/0.03）

=0.05833+j0.6512Ω/km

电缆护层和钢铠中电流：

（23）I3=△U/（0.5833+R01+R02+j0.6512）

接触网发生短路时，牵引变电所在短路后0.1～0.5 s才能跳闸切除故障电流，以接触网平均短路电流1000 A计算电缆在与铁路不同距离时，每km电缆钢铠的感应电势。计算结果如（表2）。

如果电缆护层和钢铠的两端接地电阻均为5 Ω，牵引网短路电流为1000 A时，不同距离下护层和钢铠中的电磁感应电势和电流如表3所示。

4 防止牵引地回流流经电力电缆护层和钢铠的措施

当电缆导体中有电流通过时，在与导体平行的金属护套中必然产生纵向感应电动势。如果把两端金属护套直接接地，护套中的感应电压将产生以大地为回路的循环电流。护套中有电流通过，增加了电能损耗，同时减小了电缆的输送容量。为了解决这个问题，可采取单点互联，仅一端接地，另一端对地绝缘，护套中就没有电流通过。但是，感应电压与电缆长度成正比，当电缆线路较长时，过高的护套感应电压可能会危及人身安全，并可能导致设备事故，因此，电缆运行规程规定，单芯电缆金属护套感应电压不得超过50 V。对于较长的电缆线路，应用绝缘接头将金属护套分隔成多段，使每段的感应电压限制在小于50 V的安全范围以内。通常将三段长度相等或基本相等的电缆组成一个换位段，其中有两套绝缘接头，每套绝缘接头的绝缘隔板两侧不同相的金属护套用交叉跨越法相互连接。为了减少电缆线路的损耗，提高电缆的输送容量，高压单芯电缆的金属护套，一般均采取交叉互联或单点互联方式。

由表2可以看出，当电力电缆离铁路很近（遂道内和桥梁上），电力电缆与铁路平行的距离较长时，电力电缆护层和钢铠中的感应电势和地回流都很大。随着牵引负荷的不断增大，电气化铁路重负荷区段一个供电臂的最大牵引负荷电流可达800～ 1000A，供电臂首端的短路电流在3000～ 5000A之间。因此当电力电缆铺设在牵引供电臂的首端时，1 km电缆护层和钢铠中的感应电势和电流是表2的3～5倍。电缆护层和钢铠中长期通过电流时会造成护层和钢铠发热，导致电缆绝缘损坏。

为了防止牵引地回流经过电缆护层和钢铠，因此在沿电气化铁路铺设的电力电缆，电缆头的护层和钢铠就不能在电缆的两端同时接地。最好在电缆的电源侧接地，另一侧采用Y1.5W-0.5/2.6型低压氧化锌避雷器进行保护接地（图4）。该避雷器的持续运行电压为420 V，U1mA电压为1 200 V。

当电力电缆中，牵引重负荷电流造成的感应电压高于420 V，或接触网的短路电流产生的感应电压高于1200 V时，可以采用两只避雷器串联进行电缆护层和钢铠的保护接地。在与电气化铁路平行很长，又离电气化铁路很近的电力电缆，当感应电压影响到电力电缆绝缘的安全运行时，可以采用在电力电缆的中间接头端处进行电缆护层和钢铠的直接接地，电缆两端进行保护接地，如图5所示。

5 结语

（1）沿电气化铁路铺设的电力电缆，电缆的护层和钢铠只能一端接地，另一端应采用低压氧化锌避雷器进行保护接地；当电力电缆过长，护层和钢铠中的电磁感应电势过高，影响到电缆的安全运行时，可以在电力电缆的中间接头端子处进行电缆护层和钢铠接地，电力电缆两端的端子头处应进行保护接地。

（2）在电气化铁路为AT和BT供电区段，沿电气化铁路铺设的电力电缆，电缆的护层和钢铠可以一端接地，另一端采用一只低压220 V或380 V的氧化锌避雷器进行保护接地。

（3）建议中华人民共和国国家标准GB 50168-92《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》的第5.1.21条中增加：电力电缆的护层和钢铠沿电气化铁路铺设时的保护接地内容。

参考文献

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