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高壓電力電纜是輸送電能的動脈，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)精密而復(fù)雜。除了我們熟知的主絕緣層和導(dǎo)體線芯外，金屬屏蔽層和鎧裝層是兩個至關(guān)重要卻又常被忽略的組成部分。它們?nèi)缤娎|的“隱形守護者”，共同確保了電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定與可靠運行。本文將深入解析它們的作用、接地方式以及運行中常見的挑戰(zhàn)。
一、 核心作用：分工明確的守護者
金屬屏蔽層：電磁環(huán)境的“秩序維護者”
金屬屏蔽層通常由導(dǎo)電性良好的非磁性材料（如銅帶或銅絲）構(gòu)成，位于主絕緣層的外圍。它的核心作用在于“疏導(dǎo)”而非“阻擋”。
均衡電場： 在高壓電纜中，導(dǎo)體通電后周圍會形成強烈的集中電場。金屬屏蔽層包裹在絕緣層外，可以強制使電場均勻分布在絕緣周圍，避免電場畸變導(dǎo)致絕緣局部過熱或過早老化，是保護主絕緣的關(guān)鍵。
電容電流通路： 電纜相當于一個圓柱形電容器，屏蔽層構(gòu)成了這個電容器的外極板，為電容電流提供回流路徑。
短路電流通道： 當系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，巨大的短路電流會通過屏蔽層導(dǎo)通，從而快速觸發(fā)繼電保護裝置動作，切斷故障。
抑制電磁干擾： 高壓電纜會對周圍的通信線路和敏感設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。金屬屏蔽層能將電磁場“束縛”在電纜內(nèi)部，有效屏蔽對外干擾，是電力系統(tǒng)電磁兼容性（EMC）的重要保障。
2. 鎧裝層：機械力量的“堅強衛(wèi)士”
鎧層位于電纜的最外層或外護套之下，通常由鋼帶或鋼絲構(gòu)成。它的作用簡單而粗暴——提供機械保護。
抗壓保護： 有效防止直埋敷設(shè)時土壤中的石塊、硬物或地面重物對電纜造成的擠壓和壓迫損傷。
抗拉增強： 尤其在垂直敷設(shè)、長距離敷設(shè)或水下敷設(shè)時，電纜本身重量巨大，鎧裝層能承受較大的拉力，防止纜芯被拉斷。
防嚙齒動物啃咬： 堅硬的鎧裝層能有效抵御老鼠等嚙齒動物的啃咬，避免因此引發(fā)的短路故障。
簡單概括：屏蔽層主“內(nèi)”（電和磁），鎧裝層主“外”（力和物）。
二、 接地方式：安全與性能的雙重保障
正確的接地是屏蔽層和鎧裝層發(fā)揮作用的根本前提，接地方式的選擇直接關(guān)系到電纜的運行壽命和系統(tǒng)安全。
1.金屬屏蔽層的接地：
基本原理： 必須至少在一端可靠接地， ideally 應(yīng)在兩端都接地。
兩端接地： 這是最常見的方式。在電纜兩端將屏蔽層接地，可以為電容電流和短路電流提供完整的通路。但當電纜長度較長時，主導(dǎo)體電流會在屏蔽層上感應(yīng)出循環(huán)電流，導(dǎo)致屏蔽層發(fā)熱，增加線路損耗。這是需要權(quán)衡的問題。
單端接地： 僅在一端接地，另一端通過護層保護器接地。這種方式可以完全消除循環(huán)電流，但僅適用于很短的電線線路（如變壓器到開關(guān)柜的連接），且要求絕緣水平極高，否則不接地端可能產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，危及安全。
交叉互聯(lián)接地： 針對長距離電纜線路的“黃金標準”。將電纜線路分成三等分段，每段的屏蔽層依次交叉連接，并在連接點接地。這種方法巧妙地使各段感應(yīng)電壓相位差120°，相互抵消，從而將金屬護套上的總感應(yīng)電壓降至極低，同時又能保證接地保護功能，完美解決了長線路循環(huán)電流和感應(yīng)電壓過高的難題。
2.鎧裝層的接地：
鎧裝層的主要功能是機械保護，但其金屬材質(zhì)在故障時也可能帶電。因此，鎧裝層必須可靠接地。通常與屏蔽層一起在接線端子處共同接地，確保人身安全。
三、 常見問題與挑戰(zhàn)
即使設(shè)計完美，在長期運行中，這些“守護者”自身也可能面臨挑戰(zhàn)。
屏蔽層環(huán)流損耗過大： 在長電纜線路采用兩端接地時，感應(yīng)出的環(huán)流會導(dǎo)致屏蔽層持續(xù)發(fā)熱。這不僅浪費電能，長期過熱還會加速電纜絕緣的老化，甚至引發(fā)故障。需要通過監(jiān)測其電流大小來評估運行狀態(tài)。
接地系統(tǒng)損壞或腐蝕： 接地引下線連接不良、斷裂或嚴重腐蝕，會導(dǎo)致接地電阻增大甚至開路。這使得屏蔽層失去接地，其電位會被抬高，不僅喪失屏蔽效果，還可能產(chǎn)生懸浮電壓，擊穿外護套，引發(fā)人身觸電危險或火花放電。
鎧裝層腐蝕： 在潮濕、酸堿度高的土壤或化學污染環(huán)境中，鋼制鎧裝層容易發(fā)生化學腐蝕或電化學腐蝕，導(dǎo)致其機械強度下降，最終失去保護作用。選擇具有良好防腐蝕外護套（如PE護套）的鎧裝電纜至關(guān)重要。
施工安裝損傷： 在電纜敷設(shè)、牽引過程中，操作不當可能造成屏蔽層撕裂或鎧裝層壓扁變形，這些隱性損傷為長期運行埋下隱患。
護層保護器失效： 在采用單端接地或交叉互聯(lián)接地時，用于限制過電壓的護層保護器（MOA）如果失效，在系統(tǒng)發(fā)生過電壓時，無法有效保護屏蔽層絕緣，可能導(dǎo)致其被擊穿。
總結(jié)而言， 高壓電纜的金屬屏蔽層和鎧裝層是其不可或缺的重要組成部分。理解它們的工作原理、采用正確的接地方式并密切關(guān)注其運行狀態(tài)，是保障電力電纜線路數(shù)十年安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。它們雖不直接輸送電能，卻是幕后真正的無名英雄。
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