摘要：通过电缆不同布置方式的对比分析，确认了佛山地铁2号线35kV环网电缆的布置方式，对电缆几种接地方式的优缺点进行了简要的介绍，通过计算得出了单点接地时电缆的容许长度，进而结合工程实际，确定了各个供电分区的电缆金属护层接地方式，对工程的实施具有较强的指导意义。
关键词：35kV环网电缆；感应电压；单点接地；双端接地
引言
35kV供电系统在城市轨道交通供电系统中占有重要的地位，担负着电能的分配和传输任务，而35kV环网电缆系统是供电系统中的传输动脉，直接决定了整个轨道交通供电系统的运行质量和效率，其中环网电缆的布置和接地方式对电缆的载流量、线路损耗及安全关系甚大，因此有必要对轨道交通系统的的布置和接地方式进行深入的研究分析，从而通过35kV环网电缆有效的空间布置及接地方式，提高整个供电系统运行的质量、效率及性价比。
本文尝试以佛山地铁2号线供电系统为例，通过系统的分析，对城市轨道交通35kV环网电缆系统的布置及接地方式的选择提供有益的借鉴。
1 工程概况
佛山地铁2号线一期工程（南庄～广州南站）线路全长32.4km，其中地下线长24.9km，占线路总长的77%；高架线长6.7km，占线路总长的21%；过渡段长0.8km，占线路总长的2%；全线共设车站17座，其中地下车站14座，高架车站3座，在石洲站和林岳东站之间设林岳车辆段1座，在湖涌站附近设湖涌停车场1座，在湾华站附近设置控制中心。
供电系统采用二级集中式供电方式，全线设置石湾及花卉世界两座主变电所，负责将城市电网110kV电源变为城市轨道交通适用的35kV电源；共设置牵引降压混合所15座（其中正线13座，停车场和车辆段各1座），降压所5座，全线共设四个供电分区，以中间站石梁为界，两座主所各供2个供电分区。
2 电缆布置方式选择
2.1 电缆布置方式
电缆布置一般采用“一”字形布置和“品”字形布置，布置方式见下图：
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图1电缆布置图
2.2 电缆布置方式选择
在正常工况下，三芯电缆产生的三相电流矢量和为零，导体电流在金属护层上基本没有交链磁通，感应电压很小，而高压单芯电缆则不同，当单芯电缆中流过电流时，交变的电场将在金属护套上产生感应电压，大小与流经导体的电流、电缆的长度、电缆的排列方式及布置有关。
2.2.1 “品”字形布置感应电压
“品”字形布置时各相导线轴间距相等，故各相等值电感也相等，感应电压计算如下式：
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其中，I为负荷电流幅值，A；ω为角频率，HZ；S为导体轴间距，mm；D为金属屏蔽层平均直径，mm。
2.2.2 “一”字形布置感应电压
“一”字形布置时，中间相对两个边相的轴间距相等，其感应电压的计算同上式，两个边相因互几何均距不同，感应电压计算公式如下：
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其中，I为负荷电流幅值，A；ω为角频率，HZ；S为导体轴间距，mm；D为金属屏蔽层平均直径，mm。
2.2.3 电缆布置方式选择
由以上可以看出，在同等条件下，电缆“一”字形布置三相电缆的感应电压不同，两个边相的感应电压要高于中相电压，同样也高于“品”字形布置的电缆感应电压，对电缆的长期运行不利，故佛山地铁2号线电缆采用“品”字形布置。
3 电缆金属护套接地方式选择
3.1 规范要求
根据《GB50217-2018 电力工程电缆设计标准》要求，线路不长，当非接地端负荷电流感应电势不大于50V（无防护）或300V（有防护）时，宜采用单端接地或中点接地方案；线路较长，单点接地时，非接地端负荷电流感应电势大于50V（无防护）或300V（有防护）的水下电缆、35kV及以下电缆、输送容量小的66kV及以上电缆，可采用两端直接接地方案；线路长度超过单点接地300V的容许长度，又不属于双端直接接地范围内的高压单芯电缆，可以采用交叉互联接线。
50V电压是基于IEC61936-1标准中所示人体安全电压50V-80V，IEC61200-413标准按通过人体不危及生命安全的允许电流29mA和人体电阻1725?计算，推荐无防护时安全接触电压。
3.2 接地方式比较
3.2.1 单点接地
单端接地及中点接地统称为单点接地，该接地方式是将电缆一端金属护层直接接地，另一端不接地（或通过护层保护器接地）或将电缆中间接头的金属护层直接接地。这种接地方式实施简便，费用低廉，且由于对地不形成回路，故无环流及损耗。但也存在着非接地端存在高电压危及人身及护层安全的隐患，需计算确定最长容许电缆敷设长度，必要时应在非接地端设置护层保护器，把电压限制在安全水平。
3.2.2 双端接地
双端接地是将电缆两端的金属护层均直接接地，中间接头部分不接地。这种接地方式实施容易，费用也较低，最高感应电压在电缆的中部，由于有电缆外护套防护，可按电缆中间感应电压最高300V考虑。但由于这种方式电缆金属护层通过两端接地形成环流，正常工况下，该接地环流会持续存在，导致金属护套发热，增加能耗，降低电缆载流量，加速电缆主绝缘和外护套的老化，因此对电缆的输送容量有一定的削弱。
3.2.3 交叉互联接地
交叉互联接地是将电缆两端直接接地，电缆根据需要化为适当的单元，每个单位划分为基本等长的3个区段，每区段设绝缘接头，金属护层在接头处引出经交叉互联后经护层保护器接地。该接地方式能有效降低感应电压，减少环流，提高传输容量，但费用较高，安装复杂，尤其是地铁盾构区间，无法保证交叉互联箱的安装位置，地铁35kV环网系统一般不采用，其适用于电缆线路较长，电压等级高，且传输容量较大的场合。
3.3 接地方式选择
佛山地铁2号线供电系统共设4个供电分区，由两座主变电所提供电源，其中1-3供电分区采用YJV22 300mm2单芯电缆，第4供电分区采用YJV22 150mm2单芯电缆，全线最大负荷计算电流为475A，考虑一定的裕量，额定电流按500A计算。
3.3.1 单点接地电缆容许长度
表1单点接地电缆容许长度表
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3.3.2接地方式选择
综合考虑感应电压及环流的影响，佛山地铁2号线35kV环网电缆接地系统按单点接地时，非接地端负荷电流感应电势不大于50V（无防护）进行设置，即采用单芯YJV22 300mm2电缆而电缆长度小于1987米时，或采用单芯YJV22 150mm2电缆而电缆长度小于1967米时，电缆接地采用单点接地方式，否则采用双端直接接地方式。
表2第1-2供电分区电缆接地方式设置表
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4 结论
通过对比分析，确认了佛山地铁2号线35kV环网电缆采用“品”字形的布置方式，在技术上是合理的；通过计算，得出当35kV环网电缆系统采用单芯YJV22 300mm2电缆而电缆长度小于1987米时，或采用单芯YJV22 150mm2电缆而电缆长度小于1967米时，电缆接地采用单点接地方式，否则采用双端直接接地方式的结论，并根据工程的实际数据，确定了佛山地铁2号线四个供电分区35kV环网电缆的接地方式设置。
参考文献：
[1] GB50217-2018，电力工程电缆设计标准【S】.北京：中国计划出版社，2018
[2] 王明飞.供电系统35kV电缆接地方式【J】.现代城市轨道交通，2008（5）
[3] 佛山市城市轨道交通2号线一期工程初步设计.佛山，2014
作者简介：
张健 1972.12.26，硕士，工程师，中交机电局，佛山市禅城区季华西路金盈绿岛国际A座8楼，
戴范 1993.12.05，学士，工程师，中交机电局，佛山市禅城区季华西路金盈绿岛国际A座8楼，