高壓電力電纜是輸送電能的動脈，其內部結構精密而復雜。除了我們熟知的主絕緣層和導體線芯外，金屬屏蔽層和鎧裝層是兩個至關重要卻又常被忽略的組成部分。它們如同電纜的“隱形守護者”，共同確保了電網的安全、穩定與可靠運行。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。
一、 核心作用：分工明確的守護者
金屬屏蔽層：電磁環境的“秩序維護者”
金屬屏蔽層通常由導電性良好的非磁性材料（如銅帶或銅絲）構成，位于主絕緣層的外圍。它的核心作用在于“疏導”而非“阻擋”。
均衡電場： 在高壓電纜中，導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，避免電場畸變導致絕緣局部過熱或過早老化，是保護主絕緣的關鍵。
電容電流通路： 電纜相當于一個圓柱形電容器，屏蔽層構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： 當系統發生短路故障時，巨大的短路電流會通過屏蔽層導通，從而快速觸發繼電保護裝置動作，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備產生電磁干擾。金屬屏蔽層能將電磁場“束縛”在電纜內部，有效屏蔽對外干擾，是電力系統電磁兼容性（EMC）的重要保障。
2. 鎧裝層：機械力量的“堅強衛士”
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、長距離敷設或水下敷設時，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，避免因此引發的短路故障。
簡單概括：屏蔽層主“內”（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揮作用的根本前提，接地方式的選擇直接關系到電纜的運行壽命和系統安全。
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，主導體電流會在屏蔽層上感應出循環電流，導致屏蔽層發熱，增加線路損耗。這是需要權衡的問題。
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電流，但僅適用于很短的電線線路（如變壓器到開關柜的連接），且要求絕緣水平極高，否則不接地端可能產生很高的感應電壓，危及安全。
交叉互聯接地： 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電壓相位差120°，相互抵消，從而將金屬護套上的總感應電壓降至極低，同時又能保證接地保護功能，完美解決了長線路循環電流和感應電壓過高的難題。
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
即使設計完美，在長期運行中，這些“守護者”自身也可能面臨挑戰。
屏蔽層環流損耗過大： 在長電纜線路采用兩端接地時，感應出的環流會導致屏蔽層持續發熱。這不僅浪費電能，長期過熱還會加速電纜絕緣的老化，甚至引發故障。需要通過監測其電流大小來評估運行狀態。
接地系統損壞或腐蝕： 接地引下線連接不良、斷裂或嚴重腐蝕，會導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，還可能產生懸浮電壓，擊穿外護套，引發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境中，鋼制鎧裝層容易發生化學腐蝕或電化學腐蝕，導致其機械強度下降，最終失去保護作用。選擇具有良好防腐蝕外護套（如PE護套）的鎧裝電纜至關重要。
施工安裝損傷： 在電纜敷設、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接地時，用于限制過電壓的護層保護器（MOA）如果失效，在系統發生過電壓時，無法有效保護屏蔽層絕緣，可能導致其被擊穿。
總結而言， 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注其運行狀態，是保障電力電纜線路數十年安全穩定運行的關鍵。它們雖不直接輸送電能，卻是幕后真正的無名英雄。
青島華強電纜是一家專注生產研發20年的電線電纜廠家，公司生產的華宇牌電線電纜各項性能均達到國際電工委員會和國家標準的要求，服務過上千家企業，上萬個客戶，主導產品有：鋁合金電纜、交聯電力電纜、聚氯乙烯絕緣電力電纜、控制電纜、計算機電纜、礦物絕緣電纜、電氣裝備用電線電纜等多種型號電纜，還可以根據用戶需求加工定做需要的特種電纜。
頂部
