交聯聚乙烯絕緣電力電纜的金屬護套（鋁套或鉛套）在運行中因線芯交變電流產生感應電壓。可把線芯及金屬護套看作一臺變壓器的原邊及副邊：線芯通交流時，交變磁場在金屬護套上感應出電勢。三芯電纜三相電流矢量和為零，金屬護套沿線基本無感應電壓，工程上采取兩端直接接地即可。單芯電纜則不同，線芯電流在金屬護套上感應出及線路長度、負荷電流成正比的電壓，通常 35 kV 及以上電壓等級的電纜多為單芯結構。若接地布置不當，會出現兩類問題。其一是金屬護套兩端直接接地形成閉合回路，感應電壓驅動環流。其二是僅一端接地時，懸空端出現較高感應電壓，威脅人身安全并可能擊穿外護套。
按 GB 50217-2018，單芯電纜金屬護套接地分為四類。一類是一端直接接地，另一端經護層電壓限制器接地，適用于線路不長且感應電壓滿足限值要求的場景。二類是線路中部單點直接接地、兩端經護層電壓限制器接地，可把一類適用的長度大致增加一倍。三類是交叉互聯接地，將長線路劃分為若干單元，每單元內分為三個均等區段，借助絕緣接頭分隔金屬護套并換位連接，理論上適用于任意長度。四類是兩端直接接地，僅適用于短電纜及小負荷電纜。
金屬護套感應電壓近似及線路長度、線芯負荷電流成正比。線路越長、負荷越大，懸空端感應電壓越高。這也是單芯電纜不能簡單套用三芯電纜兩端接地方式的根本原因。工程中須按感應電壓限值反推允許的免交叉互聯長度，超出則必須采用交叉互聯或中部單點接地。
護層電壓限制器（又稱過電壓保護器）由金屬氧化物電阻片構成，并聯在金屬護套及大地之間。正常運行時呈高阻，幾乎不分流。當短路、雷電或操作過電壓使金屬護套出現高電壓時，限制器動作鉗位，把電壓限制在護層絕緣可承受的水平。GB 50217-2018 4.1.14 規定，在可能遭受的沖擊電流作用下，限制器殘壓不得大于電纜護層沖擊耐壓除以 1.4 的商，該配合系數保證限制器殘壓始終低于護層絕緣耐受值。
需要說明，感應電壓限值并非越低越好。限值過嚴會迫使短線路也采用交叉互聯，增加絕緣接頭及互聯箱數量，引入更多接頭附件并帶來新的故障點。工程上應在滿足安全前提下，盡量簡化接地結構。
電力電纜外護套（非金屬護層）是隔絕水分及環境侵蝕的關鍵屏障。交聯聚乙烯絕緣電纜由內向外通常為導體、導體屏蔽、絕緣、絕緣屏蔽、阻水層、金屬護套及外護套。外護套多為聚氯乙烯或聚乙烯，包覆在金屬護套之外，其完整性及金屬護套的耐久直接相關。敷設施工中的過度彎曲、牽引力過大、外力損傷、白蟻啃噬或化學腐蝕，均可能造成外護套出現針孔或裂口。水分一旦進入，會沿阻水層蔓延并腐蝕金屬護套，進而引發金屬護套對地主絕緣下降，發展為護套故障甚至危及主絕緣。
外護套缺陷的隱蔽性在于：針孔尺寸常在 mm 以下，敷設后外觀難以察覺，且水分侵入是漸進過程，常規主絕緣試驗（如交流耐壓）未必能反映護層完整性的下降。因此外護套耐壓是專門針對護層屏障的獨立試驗項目，不能由主絕緣試驗替代。
GB 50150-2016《電氣裝置安裝工程 電氣設備交接試驗標準》規定，交聯聚乙烯絕緣電纜須在金屬護套及外護套表面之間施加直流 10 kV、持續 1 min，不發生擊穿即判合格。DL/T 596-2021《電力設備預防性試驗規程》對運行中電纜的外護套耐壓給出直流 5 kV、持續 1 min 的判據。兩項標準分屬交接及預防兩條獨立線索，判據及周期不能混用。現場通常先以 500V 兆歐表測量外護套絕緣電阻（交接要求不低于 0.5 MΩ/km），再施加直流耐壓，并觀察泄漏電流是否穩定，作為外護套完整性的兩項互補判據。
外護套耐壓之所以采用直流而非交流，原因在于外護套厚度僅數 mm，在主絕緣交流耐壓的場強下并非主要受力對象，而直流 10 kV 直接加在金屬護套及外護套表面之間，能在護層絕緣上建立足夠場強，使針孔或裂紋處發生擊穿，從而暴露缺陷。交流場強則更多作用于主絕緣，難以單獨檢驗外護套完整性。
外護套耐壓試驗的施加對象是金屬護套對外護套表面的絕緣。試驗時直流高壓接于金屬護套、外護套表面接地，因此金屬護套及大地之間的既有連接必須按要求隔離，否則試驗電壓被短接，無法在護層絕緣上建立場強。這正是金屬護套接地方式影響試驗布置的關鍵。
對于一端直接接地系統，接地端金屬護套及大地連通，試驗前須將接地端解開（懸空），僅對被試段金屬護套施加直流高壓，待試段另一端經護層電壓限制器仍處于高阻狀態，可視為隔離。對于交叉互聯系統，金屬護套在絕緣接頭處已被分隔，須斷開交叉互聯箱內的互聯連接，使每一段金屬護套成為獨立電氣段，再逐段施加試驗電壓。對于兩端直接接地系統，兩端均及大地的連接必須全部解開，方能施加外護套耐壓。可見，接地方式直接決定試驗前需要解開、隔離的接地點數量及位置，也決定交叉互聯箱、接地箱及互聯連接片的處置順序。
工程中常見的接地箱有三類。直接接地箱把金屬護套及大地直接連通。保護接地箱在金屬護套及大地之間串聯護層電壓限制器，用于單點接地的懸空端及交叉互聯的絕緣接頭處。交叉互聯箱則內部設置互聯連接片及換位排，實現三段金屬護套的換位連接。外護套耐壓試驗時，三類接地箱的處置方式不同：直接接地箱須解開接地片，保護接地箱須確認限制器高阻隔離，交叉互聯箱須斷開互聯連接片。
外護套耐壓前的隔離須遵循由點到箱的順序。先確認各接地點類型，再逐項解開：直接接地箱斷開接地片使金屬護套懸空，保護接地箱確認限制器支路高阻、不形成低阻通道，交叉互聯箱斷開互聯連接片使三段分離。隔離完成后用兆歐表復核金屬護套及大地之間確已開路，方可加壓。該順序同樣適用于護套故障定位前的信號隔離，保證兩類作業不互相干擾。
交叉互聯系統的金屬護套被絕緣接頭分隔為多個區段，每段長度通常按制造長度或感應電壓控制。絕緣接頭處設有段間絕緣夾板，把兩側金屬護套電氣分隔，并以同軸電纜引線引出至互聯箱實現換位。外護套耐壓試驗須逐段進行。先斷開交叉互聯箱內的互聯連接片，將被試段金屬護套接直流試驗電壓正極，互聯箱中相鄰的非被試段金屬護套及外護套表面接地，絕緣接頭外護套、互聯箱段間絕緣夾板、引線同軸電纜及該段外護套一并承受試驗電壓。
換位（transposition）是交叉互聯抑制感應電壓的核心。一個換位單元內，三段電纜的相位排列依次輪換（如 A-B-C、B-C-A、C-A-B），使各段金屬護套感應電壓相位錯開。理想對稱情況下，單元末端三相感應電壓矢量和為零，可直接接地而無環流。這也解釋了為何外護套耐壓須逐段施加：每段所處相位不同，護層絕緣承受的正常運行電壓水平不同，分段試驗能更準地暴露局部缺陷。
以一個換位單元含三段為例，全線若分為 m 個單元，則金屬護套共被分隔為 3m 段，一次完整的外護套耐壓需在 3m 個區段上分別施加，并斷開 m 個交叉互聯箱。設某 10 kV 電纜線路全長 3 km、分為 3 個單元，每單元三段各約 1 km，則試驗須布設 9 個區段、斷開 3 個交叉互聯箱，每段均施加直流 10 kV 對大地 1 min。分段越多，單次試驗的接線及放電操作越繁瑣，但每段承受的電壓明確、缺陷定位更準。
逐段加壓時，非被試段的金屬護套須可靠接地，避免懸浮感應電壓危及操作人員。絕緣接頭外護套及段間絕緣夾板隨被試段一并承受電壓，因此絕緣接頭的密封及絕緣質量也在此過程中受到檢驗。若某段在直流 10 kV 下擊穿，故障點通常位于該段外護套的破損處或絕緣接頭密封失效處，定位范圍被縮小到單段，便于后續開挖。
一端直接接地系統中，直接接地端在試驗前須解開，使金屬護套在試驗期間處于懸空狀態。GB 50217-2018 4.1.11 規定，單芯電纜金屬套任一非直接接地端的正常感應電勢上限值為：未采取防止人員接觸金屬套措施時不得大于 50V，采取有效防護措施時不得大于 300V。懸空端在正常運行時可能存在的感應電壓雖已被護層電壓限制器鉗位，但試驗施加的直流 10 kV 是疊加在護層絕緣上的額外應力，操作須嚴格執行放電及接地程序，試驗前后均應對金屬護套充分放電數 min。
需要強調的是，護層電壓限制器的殘壓須滿足 GB 50217-2018 4.1.14 的要求。在可能遭受的沖擊電流作用下，其殘壓不得大于電纜護層沖擊耐壓除以 1.4 的商。這意味著限制器的保護水平及護層絕緣耐受能力之間留有配合系數，既保證正常運行時感應過電壓不擊穿護層，也保證外護套耐壓試驗所施加的直流場強不超過護層絕緣的設計裕度。
兩端直接接地僅用于短電纜及小負荷電纜，原因在于它會在金屬護套、大地及兩個接地點之間形成閉合回路。線芯電流感應的電壓驅動環流流過金屬護套，環流大小及線芯電流同數量級。工程資料給出的范圍可達線芯額定電流約三成到八成，部分工況更高。工程實踐曾有因單芯電纜兩端直接接地、在解開接地點測試時發生的護層感應電壓觸電案例，說明該方式的運行風險不可忽視。
環流在金屬護套電阻上產生附加損耗。設環流為線芯電流的 0.5 倍，護套損耗約為線芯電流平方乘以護套電阻的四分之一。金屬護套截面通常約為導體截面的三分之一到二分之一，護套電阻及導體電阻同數量級，故護套附加損耗可達導體損耗的約一成到兩成半，折算到載流量下降約半成到一成。這一損耗同時加速絕緣老化。因此，即便線路很短允許兩端接地，外護套耐壓試驗也須先解開兩端接地，避免試驗電壓被大地短接。
以由三根單芯電纜品字敷設的 10 kV 線路為例，若誤采用兩端直接接地且環流達線芯電流 0.5 倍，護套損耗約占導體損耗兩成，對應輸送容量下降約一成。在夏季高峰負荷時，這一容量損失可能使線路被迫限負荷運行，影響供電可靠性。
環流引起的溫升也不可忽視。金屬護套附加損耗轉化為熱量，使電纜導體及護套溫度上升，在通風不良的隧道或排管中尤為明顯。長期過熱會加速交聯聚乙烯絕緣的老化，縮短線路壽命。因此外護套耐壓試驗前先確認接地方式，既是試驗能夠實施的前提，也是抑制環流溫升、保障運行安全的需要。
外護套缺陷的發展具有漸進特征。初始階段，外護套僅出現微小針孔或機械擦傷，肉眼及常規絕緣測試難以發現。水分在電場及毛細作用下進入阻水層，沿軸向及徑向擴散，逐步接觸金屬護套表面。金屬護套（鋁或鉛）在水分、雜質及電場共同作用下發生電化學腐蝕，形成局部減薄或穿孔。鋁套在氯離子等介質中腐蝕較快，鉛套則對機械損傷更敏感。
阻水層通常有兩種形式。一是阻水帶（膨脹型），遇水膨脹阻斷軸向滲流。二是鋁塑復合阻水層，由薄金屬箔夾于塑料層構成縱向阻水屏障。外護套破損后，水分先突破外護套，再視阻水層類型沿軸向或徑向蔓延。鋁塑復合層一旦被腐蝕穿孔，阻水能力驟降，腐蝕速度顯著加快。
電化學腐蝕的本質是金屬護套構成原電池的兩極。水分及雜質形成電解液，鋁套作為活潑金屬失去電子（鋁轉化為鋁離子），電子在金屬內部遷移，在氧或氫離子富集處發生陰極反應（析氫或氧還原）。這一原電池過程持續消耗金屬，使針孔周圍逐步形成蝕坑并擴大，直至穿孔。
腐蝕進展使金屬護套對地的絕緣阻值下降，發展為護套故障（金屬護套對高地電阻，通常為高阻故障）。此時水分已深入，若不及時處置，腐蝕產物及潮氣會進一步侵蝕絕緣屏蔽及主絕緣，誘發主絕緣缺陷。從外護套破損到主絕緣受累，時間尺度可為數月到數年，取決于環境濕度、介質活性及負荷水平。因此，外護套耐壓試驗是在失效鏈早期攔截缺陷的手段，而護套故障定位則是在缺陷已發展為高阻故障后的處置環節。
護套故障多表現為金屬護套對地高阻，常用定位方法包括跨步電壓法及電橋法。跨步電壓法向金屬護套注入信號電流，電流在故障點集中流入大地，使地表沿路徑產生電位梯度，以兩個電極測量電位差，電位差極小處即為故障點，適用于外護套對地故障且金屬護套一端或兩端可接入信號源的場景。電橋法（如繆勒電橋）利用故障段及非故障段的電阻比例推算故障距離，適用于金屬護套連續且故障點兩側護套完好的情況。
跨步電壓法的定位精度及電極移動步長、土壤電阻率及故障點埋深相關。現場通常沿電纜路徑以 0.5 m 至 1 m 步長移動兩電極，記錄電位差曲線，曲線谷值對應的位置即為故障點。對于埋深較大的電纜，地表電位梯度較平緩，須配合路徑儀先確定電纜走向，再沿走向加密測點。
電橋法（繆勒電橋）的推算基于電阻及長度成正比。設故障點將金屬護套分為兩段，電阻分別為 R_x 及 R_y，二者之和 R_total 對應全長。電橋平衡時 R_x 及 R_y 之比等于橋臂電阻比，故障距離 L_x 滿足 L_x 除以全長等于 R_x 除以 R_total。該方法要求故障點兩側金屬護套連續、截面一致，且故障為高阻（非完全斷線），否則比例失真。對于交叉互聯系統，須先解開互聯使被測段連續。
北京康高特（KGT）自研的電纜護套故障定位儀支持跨步電壓法及電橋法，可針對 10 kV 單芯電纜的金屬護套高阻故障開展定位。接地配置影響信號注入及回路構成。一端接地的系統中，信號源一端接金屬護套、另一端接大地，回路清晰。兩端接地的系統須先解開一端接地，方能建立有效的信號回路。交叉互聯系統則須在絕緣接頭處解開互聯，使故障段成為獨立段后再注入信號。因此，定位前的接地隔離步驟及外護套耐壓試驗前的隔離步驟一致，二者在作業流程上天然協同。
外護套耐壓試驗及護套故障定位構成電纜護層健康管理的兩個互補環節。交接及預防性試驗階段，外護套耐壓以直流 10 kV（交接）或 5 kV（預防）發現隱性破損。一旦試驗判據不合格或運行中護層絕緣阻值持續下降，則轉入護套故障定位，以跨步電壓法或電橋法確定缺陷位置，指導開挖及修復。
協同作業的關鍵在接地布置的統一。無論耐壓還是定位，都須先厘清金屬護套的接地拓撲。哪些點直接接地、哪些點經限制器接地、哪些點經絕緣接頭分隔。對同一交叉互聯系統，耐壓及定位均可按單元、按區段展開，既保證每段護層絕緣受力明確，也保證信號回路及試驗回路互不干擾。作業后須記錄每段的外護套耐壓結果、泄漏電流及定位坐標，形成試驗發現隱患、定位鎖定缺陷、開挖修復、復測驗證的閉環管控。
復測是閉環的收尾。修復（如修補外護套、重包接頭）后，須再次施加外護套耐壓，確認無擊穿且泄漏電流穩定，方視為缺陷消除。對于交叉互聯系統，復測仍須按單元、分段進行，并恢復互聯連接片及接地箱原狀，避免恢復接線時遺漏導致新的環流或感應電壓超標。
數據記錄建議按單元、分段建表：每段記錄區段編號、施加電壓（直流 10 kV 或 5 kV）、持續時間、泄漏電流及是否擊穿、定位坐標及修復結論。交接試驗及預防性試驗分別歸檔，便于縱向比對同一區段歷次外護套耐壓結果，識別阻值下降趨勢，提前預警尚未擊穿的隱性缺陷。
兩端直接接地時環流可達線芯額定電流約三成到八成，護套附加損耗折算載流量下降約半成到一成，說明長線路兩端接地在經濟及安全上均不可取。
交叉互聯系統每單元三段，全線 m 單元對應 3m 個試驗段、m 個交叉互聯箱須斷開。3 km 線路（3 單元）即 9 段、3 箱，作業量隨單元數線性增長。若每單元三段各 1 km，則單個交叉互聯箱須完成三段輪替加壓，單次作業含三次加壓及三次放電。
據已投運工程，500 kV 單芯 2500 mm2 電纜三相直列敷設、單元段長 2955 至 3099 m 時金屬護套正常感應電壓約 214V。400 kV 單芯 2500 mm2 電纜 12.7 km 線路取 5 個交叉互聯單元、單元段長上限 850 m，感應電壓達 263 至 317V。這說明縮短單元段長可壓低段端感應電壓，但會增加絕緣接頭數量及試驗接線量，工程須在施工便利及感應電壓限值之間權衡。
某 110 kV 單芯電纜線路全長 2 km，負荷電流 500A。若采用一端直接接地，懸空端感應電壓隨長度增長，2 km 已可能接近或超過 50V 無防護限值，須配置護層電壓限制器并加強防護。若采用兩個交叉互聯單元（每單元三段各約 0.33 km），每段感應電壓被限制在較低水平，可直接接地無環流，但須布置 2 個交叉互聯箱、6 個試驗段。該示例說明，接地方式的選擇本質是在感應電壓限值、環流損耗及試驗作業量之間的綜合權衡。
交叉互聯理論上要求每單元三段完全均等，實際敷設受路徑彎曲、工井位置及制造長度限制，三段長度難以嚴格相等。長度偏差使各段感應電壓相位不再完全錯開，單元末端存在殘余感應電壓。殘余量通常遠低于未換位時的滿值，仍由護層電壓限制器鉗位保護。現場劃分單元時，應盡量使同單元三段長度接近，并把偏差較大的段安排在感應電壓較低處，以壓低殘余環流。
外護套絕緣電阻是耐壓試驗的輔助判據。500V 兆歐表測得的阻值應不低于 0.5 MΩ/km，阻值過低提示外護套大面積受潮或存在低阻通道。運行中電纜的外護套耐壓屬預防性試驗，周期按 DL/T 596-2021 執行，通常結合線路檢修或缺陷預警開展，不必同交接試驗的頻次。絕緣電阻及外護套耐壓兩項結合，構成護層健康的定量評估基礎。
綜上，金屬護套接地方式并非孤立的設計選擇，而是貫穿電纜敷設、交接試驗、運行維護及故障處置全過程的主線。外護套耐壓試驗能否順利實施、護套故障能否準確定位，根本上都取決于接地拓撲是否清晰、隔離步驟是否到位。把握這一主線，方能把護層健康管理從被動搶修轉向主動預防。
典型配置建議：短線路（感應電壓滿足 50V 限值）采用一端直接接地。中等長度且具備防護措施時可延用單點接地至更高感應電壓。長線路按 GB 50217-2018 劃分交叉互聯單元，每單元三段均等并設置絕緣接頭，終端及絕緣接頭處配置護層電壓限制器。外護套耐壓及護套故障定位均按單元、分段實施，試驗及定位前的接地隔離步驟保持一致，形成護層健康的閉環管控。
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