110千伏及以上電纜采用單芯結構，其工作電流產生的交變磁場將在金屬護層上產生感應電勢，若護套通過大地形成通路，金屬護層上將產生接地環(huán)流。接地環(huán)流超標（環(huán)流值大于50A或超過負荷電流的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)熱會燒毀接地線或接地箱，消缺不及時可能會引發(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，該相的接地環(huán)流會顯著變小，但另外兩相的接地環(huán)流并不一定隨之減小。隨著電阻的增大，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。但接地電阻過大，會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。對較長的高壓電纜線路，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的電流值；Ie為經過大地回路的電流值；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(shù)值上可默認為一致，通過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踐中，大量存在護套交叉互聯(lián)的各段具有不同長度和不同排列方式的情況。由于相同線芯電流下單位長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。因此在不等長分段電纜中，較長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，即可通過適當選取各小段排列方式來平衡電纜長度差帶來的感應電壓差，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)錯誤接線示意圖

換相失敗將導致失去某一個方向電流相量，此時護套接地電流顯著增大，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(xiàn)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、箱內進水

交叉互聯(lián)箱進水時，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)箱內長期積水，特別是兩箱均進水時，容易接地電流高達數(shù)百安培，護套電流出現(xiàn)突增，電纜內部熱量急劇上升。一箱進水，故障回路三相電流有略微差別，相對非故障時段增加約2.5 倍。

3、同軸電纜斷裂

采用交叉互聯(lián)接地方式的線路一般大于1 km，同軸電纜一旦斷開，將在斷開處產生上百伏電壓，對線路構成重大威脅。同時導致相關聯(lián)金屬護套無法形成回路，護套內無法通過環(huán)流。

某110千伏線路為架空—電纜混聯(lián)線路，其中電纜型號為YJLW03—64/110—1×800mm2，該線路于2014年9月投運，長度約1220米。2016年12月27日，對該電纜接地系統(tǒng)進行改造，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110千伏電纜線接地環(huán)流測試結果

按照Q/GDW11316《電力電纜線路試驗規(guī)程》中5.2.3規(guī)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，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(guī)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(jù)上表中所測接地環(huán)流數(shù)據(jù)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)流分別流經途徑為A相接地環(huán)流未流過B相鎧裝、B相接地環(huán)流未流過C相鎧裝、C相接地環(huán)流未流過A相鎧裝，如下圖及表所示。

表2 接地環(huán)流交叉段內實際路徑表

經現(xiàn)場巡查發(fā)現(xiàn)#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(xiàn)受潮和燒蝕痕跡，分別如下圖所示：

圖5交叉互聯(lián)箱內部實際接線圖

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

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