高压电力电缆是输送电能的动脉，其内部结构精密而复杂。除了我们熟知的主绝缘层和导体线芯外，金属屏蔽层和铠装层是两个至关重要却又常被忽略的组成部分。它们如同电缆的“隐形守护者”，共同确保了电网的安全、稳定与可靠运行。本文将深入解析它们的作用、接地方式以及运行中常见的挑战。
一、 核心作用：分工明确的守护者
金属屏蔽层：电磁环境的“秩序维护者”
金属屏蔽层通常由导电性良好的非磁性材料（如铜带或铜丝）构成，位于主绝缘层的外围。它的核心作用在于“疏导”而非“阻挡”。
均衡电场： 在高压电缆中，导体通电后周围会形成强烈的集中电场。金属屏蔽层包裹在绝缘层外，可以强制使电场均匀分布在绝缘周围，避免电场畸变导致绝缘局部过热或过早老化，是保护主绝缘的关键。
电容电流通路： 电缆相当于一个圆柱形电容器，屏蔽层构成了这个电容器的外极板，为电容电流提供回流路径。
短路电流通道： 当系统发生短路故障时，巨大的短路电流会通过屏蔽层导通，从而快速触发继电保护装置动作，切断故障。
抑制电磁干扰： 高压电缆会对周围的通信线路和敏感设备产生电磁干扰。金属屏蔽层能将电磁场“束缚”在电缆内部，有效屏蔽对外干扰，是电力系统电磁兼容性（EMC）的重要保障。
2. 铠装层：机械力量的“坚强卫士”
铠层位于电缆的最外层或外护套之下，通常由钢带或钢丝构成。它的作用简单而粗暴——提供机械保护。
抗压保护： 有效防止直埋敷设时土壤中的石块、硬物或地面重物对电缆造成的挤压和压迫损伤。
抗拉增强： 尤其在垂直敷设、长距离敷设或水下敷设时，电缆本身重量巨大，铠装层能承受较大的拉力，防止缆芯被拉断。
防啮齿动物啃咬： 坚硬的铠装层能有效抵御老鼠等啮齿动物的啃咬，避免因此引发的短路故障。
简单概括：屏蔽层主“内”（电和磁），铠装层主“外”（力和物）。
二、 接地方式：安全与性能的双重保障
正确的接地是屏蔽层和铠装层发挥作用的根本前提，接地方式的选择直接关系到电缆的运行寿命和系统安全。
1.金属屏蔽层的接地：
基本原理： 必须至少在一端可靠接地， ideally 应在两端都接地。
两端接地： 这是最常见的方式。在电缆两端将屏蔽层接地，可以为电容电流和短路电流提供完整的通路。但当电缆长度较长时，主导体电流会在屏蔽层上感应出循环电流，导致屏蔽层发热，增加线路损耗。这是需要权衡的问题。
单端接地： 仅在一端接地，另一端通过护层保护器接地。这种方式可以完全消除循环电流，但仅适用于很短的电线线路（如变压器到开关柜的连接），且要求绝缘水平极高，否则不接地端可能产生很高的感应电压，危及安全。
交叉互联接地： 针对长距离电缆线路的“黄金标准”。将电缆线路分成三等分段，每段的屏蔽层依次交叉连接，并在连接点接地。这种方法巧妙地使各段感应电压相位差120°，相互抵消，从而将金属护套上的总感应电压降至极低，同时又能保证接地保护功能，完美解决了长线路循环电流和感应电压过高的难题。
2.铠装层的接地：
铠装层的主要功能是机械保护，但其金属材质在故障时也可能带电。因此，铠装层必须可靠接地。通常与屏蔽层一起在接线端子处共同接地，确保人身安全。
三、 常见问题与挑战
即使设计完美，在长期运行中，这些“守护者”自身也可能面临挑战。
屏蔽层环流损耗过大： 在长电缆线路采用两端接地时，感应出的环流会导致屏蔽层持续发热。这不仅浪费电能，长期过热还会加速电缆绝缘的老化，甚至引发故障。需要通过监测其电流大小来评估运行状态。
接地系统损坏或腐蚀： 接地引下线连接不良、断裂或严重腐蚀，会导致接地电阻增大甚至开路。这使得屏蔽层失去接地，其电位会被抬高，不仅丧失屏蔽效果，还可能产生悬浮电压，击穿外护套，引发人身触电危险或火花放电。
铠装层腐蚀： 在潮湿、酸碱度高的土壤或化学污染环境中，钢制铠装层容易发生化学腐蚀或电化学腐蚀，导致其机械强度下降，最终失去保护作用。选择具有良好防腐蚀外护套（如PE护套）的铠装电缆至关重要。
施工安装损伤： 在电缆敷设、牵引过程中，操作不当可能造成屏蔽层撕裂或铠装层压扁变形，这些隐性损伤为长期运行埋下隐患。
护层保护器失效： 在采用单端接地或交叉互联接地时，用于限制过电压的护层保护器（MOA）如果失效，在系统发生过电压时，无法有效保护屏蔽层绝缘，可能导致其被击穿。
总结而言， 高压电缆的金属屏蔽层和铠装层是其不可或缺的重要组成部分。理解它们的工作原理、采用正确的接地方式并密切关注其运行状态，是保障电力电缆线路数十年安全稳定运行的关键。它们虽不直接输送电能，却是幕后真正的无名英雄。
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