交联聚乙烯绝缘电力电缆的金属护套（铝套或铅套）在运行中因线芯交变电流产生感应电压。可把线芯及金属护套看作一台变压器的原边及副边：线芯通交流时，交变磁场在金属护套上感应出电势。三芯电缆三相电流矢量和为零，金属护套沿线基本无感应电压，工程上采取两端直接接地即可。单芯电缆则不同，线芯电流在金属护套上感应出及线路长度、负荷电流成正比的电压，通常 35 kV 及以上电压等级的电缆多为单芯结构。若接地布置不当，会出现两类问题。其一是金属护套两端直接接地形成闭合回路，感应电压驱动环流。其二是仅一端接地时，悬空端出现较高感应电压，威胁人身安全并可能击穿外护套。
按 GB 50217-2018，单芯电缆金属护套接地分为四类。一类是一端直接接地，另一端经护层电压限制器接地，适用于线路不长且感应电压满足限值要求的场景。二类是线路中部单点直接接地、两端经护层电压限制器接地，可把一类适用的长度大致增加一倍。三类是交叉互联接地，将长线路划分为若干单元，每单元内分为三个均等区段，借助绝缘接头分隔金属护套并换位连接，理论上适用于任意长度。四类是两端直接接地，仅适用于短电缆及小负荷电缆。
金属护套感应电压近似及线路长度、线芯负荷电流成正比。线路越长、负荷越大，悬空端感应电压越高。这也是单芯电缆不能简单套用三芯电缆两端接地方式的根本原因。工程中须按感应电压限值反推允许的免交叉互联长度，超出则必须采用交叉互联或中部单点接地。
护层电压限制器（又称过电压保护器）由金属氧化物电阻片构成，并联在金属护套及大地之间。正常运行时呈高阻，几乎不分流。当短路、雷电或操作过电压使金属护套出现高电压时，限制器动作钳位，把电压限制在护层绝缘可承受的水平。GB 50217-2018 4.1.14 规定，在可能遭受的冲击电流作用下，限制器残压不得大于电缆护层冲击耐压除以 1.4 的商，该配合系数保证限制器残压始终低于护层绝缘耐受值。
需要说明，感应电压限值并非越低越好。限值过严会迫使短线路也采用交叉互联，增加绝缘接头及互联箱数量，引入更多接头附件并带来新的故障点。工程上应在满足安全前提下，尽量简化接地结构。
电力电缆外护套（非金属护层）是隔绝水分及环境侵蚀的关键屏障。交联聚乙烯绝缘电缆由内向外通常为导体、导体屏蔽、绝缘、绝缘屏蔽、阻水层、金属护套及外护套。外护套多为聚氯乙烯或聚乙烯，包覆在金属护套之外，其完整性及金属护套的耐久直接相关。敷设施工中的过度弯曲、牵引力过大、外力损伤、白蚁啃噬或化学腐蚀，均可能造成外护套出现针孔或裂口。水分一旦进入，会沿阻水层蔓延并腐蚀金属护套，进而引发金属护套对地主绝缘下降，发展为护套故障甚至危及主绝缘。
外护套缺陷的隐蔽性在于：针孔尺寸常在 mm 以下，敷设后外观难以察觉，且水分侵入是渐进过程，常规主绝缘试验（如交流耐压）未必能反映护层完整性的下降。因此外护套耐压是专门针对护层屏障的独立试验项目，不能由主绝缘试验替代。
GB 50150-2016《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》规定，交联聚乙烯绝缘电缆须在金属护套及外护套表面之间施加直流 10 kV、持续 1 min，不发生击穿即判合格。DL/T 596-2021《电力设备预防性试验规程》对运行中电缆的外护套耐压给出直流 5 kV、持续 1 min 的判据。两项标准分属交接及预防两条独立线索，判据及周期不能混用。现场通常先以 500V 兆欧表测量外护套绝缘电阻（交接要求不低于 0.5 MΩ/km），再施加直流耐压，并观察泄漏电流是否稳定，作为外护套完整性的两项互补判据。
外护套耐压之所以采用直流而非交流，原因在于外护套厚度仅数 mm，在主绝缘交流耐压的场强下并非主要受力对象，而直流 10 kV 直接加在金属护套及外护套表面之间，能在护层绝缘上建立足够场强，使针孔或裂纹处发生击穿，从而暴露缺陷。交流场强则更多作用于主绝缘，难以单独检验外护套完整性。
外护套耐压试验的施加对象是金属护套对外护套表面的绝缘。试验时直流高压接于金属护套、外护套表面接地，因此金属护套及大地之间的既有连接必须按要求隔离，否则试验电压被短接，无法在护层绝缘上建立场强。这正是金属护套接地方式影响试验布置的关键。
对于一端直接接地系统，接地端金属护套及大地连通，试验前须将接地端解开（悬空），仅对被试段金属护套施加直流高压，待试段另一端经护层电压限制器仍处于高阻状态，可视为隔离。对于交叉互联系统，金属护套在绝缘接头处已被分隔，须断开交叉互联箱内的互联连接，使每一段金属护套成为独立电气段，再逐段施加试验电压。对于两端直接接地系统，两端均及大地的连接必须全部解开，方能施加外护套耐压。可见，接地方式直接决定试验前需要解开、隔离的接地点数量及位置，也决定交叉互联箱、接地箱及互联连接片的处置顺序。
工程中常见的接地箱有三类。直接接地箱把金属护套及大地直接连通。保护接地箱在金属护套及大地之间串联护层电压限制器，用于单点接地的悬空端及交叉互联的绝缘接头处。交叉互联箱则内部设置互联连接片及换位排，实现三段金属护套的换位连接。外护套耐压试验时，三类接地箱的处置方式不同：直接接地箱须解开接地片，保护接地箱须确认限制器高阻隔离，交叉互联箱须断开互联连接片。
外护套耐压前的隔离须遵循由点到箱的顺序。先确认各接地点类型，再逐项解开：直接接地箱断开接地片使金属护套悬空，保护接地箱确认限制器支路高阻、不形成低阻通道，交叉互联箱断开互联连接片使三段分离。隔离完成后用兆欧表复核金属护套及大地之间确已开路，方可加压。该顺序同样适用于护套故障定位前的信号隔离，保证两类作业不互相干扰。
交叉互联系统的金属护套被绝缘接头分隔为多个区段，每段长度通常按制造长度或感应电压控制。绝缘接头处设有段间绝缘夹板，把两侧金属护套电气分隔，并以同轴电缆引线引出至互联箱实现换位。外护套耐压试验须逐段进行。先断开交叉互联箱内的互联连接片，将被试段金属护套接直流试验电压正极，互联箱中相邻的非被试段金属护套及外护套表面接地，绝缘接头外护套、互联箱段间绝缘夹板、引线同轴电缆及该段外护套一并承受试验电压。
换位（transposition）是交叉互联抑制感应电压的核心。一个换位单元内，三段电缆的相位排列依次轮换（如 A-B-C、B-C-A、C-A-B），使各段金属护套感应电压相位错开。理想对称情况下，单元末端三相感应电压矢量和为零，可直接接地而无环流。这也解释了为何外护套耐压须逐段施加：每段所处相位不同，护层绝缘承受的正常运行电压水平不同，分段试验能更准地暴露局部缺陷。
以一个换位单元含三段为例，全线若分为 m 个单元，则金属护套共被分隔为 3m 段，一次完整的外护套耐压需在 3m 个区段上分别施加，并断开 m 个交叉互联箱。设某 10 kV 电缆线路全长 3 km、分为 3 个单元，每单元三段各约 1 km，则试验须布设 9 个区段、断开 3 个交叉互联箱，每段均施加直流 10 kV 对大地 1 min。分段越多，单次试验的接线及放电操作越繁琐，但每段承受的电压明确、缺陷定位更准。
逐段加压时，非被试段的金属护套须可靠接地，避免悬浮感应电压危及操作人员。绝缘接头外护套及段间绝缘夹板随被试段一并承受电压，因此绝缘接头的密封及绝缘质量也在此过程中受到检验。若某段在直流 10 kV 下击穿，故障点通常位于该段外护套的破损处或绝缘接头密封失效处，定位范围被缩小到单段，便于后续开挖。
一端直接接地系统中，直接接地端在试验前须解开，使金属护套在试验期间处于悬空状态。GB 50217-2018 4.1.11 规定，单芯电缆金属套任一非直接接地端的正常感应电势上限值为：未采取防止人员接触金属套措施时不得大于 50V，采取有效防护措施时不得大于 300V。悬空端在正常运行时可能存在的感应电压虽已被护层电压限制器钳位，但试验施加的直流 10 kV 是叠加在护层绝缘上的额外应力，操作须严格执行放电及接地程序，试验前后均应对金属护套充分放电数 min。
需要强调的是，护层电压限制器的残压须满足 GB 50217-2018 4.1.14 的要求。在可能遭受的冲击电流作用下，其残压不得大于电缆护层冲击耐压除以 1.4 的商。这意味着限制器的保护水平及护层绝缘耐受能力之间留有配合系数，既保证正常运行时感应过电压不击穿护层，也保证外护套耐压试验所施加的直流场强不超过护层绝缘的设计裕度。
两端直接接地仅用于短电缆及小负荷电缆，原因在于它会在金属护套、大地及两个接地点之间形成闭合回路。线芯电流感应的电压驱动环流流过金属护套，环流大小及线芯电流同数量级。工程资料给出的范围可达线芯额定电流约三成到八成，部分工况更高。工程实践曾有因单芯电缆两端直接接地、在解开接地点测试时发生的护层感应电压触电案例，说明该方式的运行风险不可忽视。
环流在金属护套电阻上产生附加损耗。设环流为线芯电流的 0.5 倍，护套损耗约为线芯电流平方乘以护套电阻的四分之一。金属护套截面通常约为导体截面的三分之一到二分之一，护套电阻及导体电阻同数量级，故护套附加损耗可达导体损耗的约一成到两成半，折算到载流量下降约半成到一成。这一损耗同时加速绝缘老化。因此，即便线路很短允许两端接地，外护套耐压试验也须先解开两端接地，避免试验电压被大地短接。
以由三根单芯电缆品字敷设的 10 kV 线路为例，若误采用两端直接接地且环流达线芯电流 0.5 倍，护套损耗约占导体损耗两成，对应输送容量下降约一成。在夏季高峰负荷时，这一容量损失可能使线路被迫限负荷运行，影响供电可靠性。
环流引起的温升也不可忽视。金属护套附加损耗转化为热量，使电缆导体及护套温度上升，在通风不良的隧道或排管中尤为明显。长期过热会加速交联聚乙烯绝缘的老化，缩短线路寿命。因此外护套耐压试验前先确认接地方式，既是试验能够实施的前提，也是抑制环流温升、保障运行安全的需要。
外护套缺陷的发展具有渐进特征。初始阶段，外护套仅出现微小针孔或机械擦伤，肉眼及常规绝缘测试难以发现。水分在电场及毛细作用下进入阻水层，沿轴向及径向扩散，逐步接触金属护套表面。金属护套（铝或铅）在水分、杂质及电场共同作用下发生电化学腐蚀，形成局部减薄或穿孔。铝套在氯离子等介质中腐蚀较快，铅套则对机械损伤更敏感。
阻水层通常有两种形式。一是阻水带（膨胀型），遇水膨胀阻断轴向渗流。二是铝塑复合阻水层，由薄金属箔夹于塑料层构成纵向阻水屏障。外护套破损后，水分先突破外护套，再视阻水层类型沿轴向或径向蔓延。铝塑复合层一旦被腐蚀穿孔，阻水能力骤降，腐蚀速度显著加快。
电化学腐蚀的本质是金属护套构成原电池的两极。水分及杂质形成电解液，铝套作为活泼金属失去电子（铝转化为铝离子），电子在金属内部迁移，在氧或氢离子富集处发生阴极反应（析氢或氧还原）。这一原电池过程持续消耗金属，使针孔周围逐步形成蚀坑并扩大，直至穿孔。
腐蚀进展使金属护套对地的绝缘阻值下降，发展为护套故障（金属护套对高地电阻，通常为高阻故障）。此时水分已深入，若不及时处置，腐蚀产物及潮气会进一步侵蚀绝缘屏蔽及主绝缘，诱发主绝缘缺陷。从外护套破损到主绝缘受累，时间尺度可为数月到数年，取决于环境湿度、介质活性及负荷水平。因此，外护套耐压试验是在失效链早期拦截缺陷的手段，而护套故障定位则是在缺陷已发展为高阻故障后的处置环节。
护套故障多表现为金属护套对地高阻，常用定位方法包括跨步电压法及电桥法。跨步电压法向金属护套注入信号电流，电流在故障点集中流入大地，使地表沿路径产生电位梯度，以两个电极测量电位差，电位差极小处即为故障点，适用于外护套对地故障且金属护套一端或两端可接入信号源的场景。电桥法（如缪勒电桥）利用故障段及非故障段的电阻比例推算故障距离，适用于金属护套连续且故障点两侧护套完好的情况。
跨步电压法的定位精度及电极移动步长、土壤电阻率及故障点埋深相关。现场通常沿电缆路径以 0.5 m 至 1 m 步长移动两电极，记录电位差曲线，曲线谷值对应的位置即为故障点。对于埋深较大的电缆，地表电位梯度较平缓，须配合路径仪先确定电缆走向，再沿走向加密测点。
电桥法（缪勒电桥）的推算基于电阻及长度成正比。设故障点将金属护套分为两段，电阻分别为 R_x 及 R_y，二者之和 R_total 对应全长。电桥平衡时 R_x 及 R_y 之比等于桥臂电阻比，故障距离 L_x 满足 L_x 除以全长等于 R_x 除以 R_total。该方法要求故障点两侧金属护套连续、截面一致，且故障为高阻（非完全断线），否则比例失真。对于交叉互联系统，须先解开互联使被测段连续。
北京康高特（KGT）自研的电缆护套故障定位仪支持跨步电压法及电桥法，可针对 10 kV 单芯电缆的金属护套高阻故障开展定位。接地配置影响信号注入及回路构成。一端接地的系统中，信号源一端接金属护套、另一端接大地，回路清晰。两端接地的系统须先解开一端接地，方能建立有效的信号回路。交叉互联系统则须在绝缘接头处解开互联，使故障段成为独立段后再注入信号。因此，定位前的接地隔离步骤及外护套耐压试验前的隔离步骤一致，二者在作业流程上天然协同。
外护套耐压试验及护套故障定位构成电缆护层健康管理的两个互补环节。交接及预防性试验阶段，外护套耐压以直流 10 kV（交接）或 5 kV（预防）发现隐性破损。一旦试验判据不合格或运行中护层绝缘阻值持续下降，则转入护套故障定位，以跨步电压法或电桥法确定缺陷位置，指导开挖及修复。
协同作业的关键在接地布置的统一。无论耐压还是定位，都须先厘清金属护套的接地拓扑。哪些点直接接地、哪些点经限制器接地、哪些点经绝缘接头分隔。对同一交叉互联系统，耐压及定位均可按单元、按区段展开，既保证每段护层绝缘受力明确，也保证信号回路及试验回路互不干扰。作业后须记录每段的外护套耐压结果、泄漏电流及定位坐标，形成试验发现隐患、定位锁定缺陷、开挖修复、复测验证的闭环管控。
复测是闭环的收尾。修复（如修补外护套、重包接头）后，须再次施加外护套耐压，确认无击穿且泄漏电流稳定，方视为缺陷消除。对于交叉互联系统，复测仍须按单元、分段进行，并恢复互联连接片及接地箱原状，避免恢复接线时遗漏导致新的环流或感应电压超标。
数据记录建议按单元、分段建表：每段记录区段编号、施加电压（直流 10 kV 或 5 kV）、持续时间、泄漏电流及是否击穿、定位坐标及修复结论。交接试验及预防性试验分别归档，便于纵向比对同一区段历次外护套耐压结果，识别阻值下降趋势，提前预警尚未击穿的隐性缺陷。
两端直接接地时环流可达线芯额定电流约三成到八成，护套附加损耗折算载流量下降约半成到一成，说明长线路两端接地在经济及安全上均不可取。
交叉互联系统每单元三段，全线 m 单元对应 3m 个试验段、m 个交叉互联箱须断开。3 km 线路（3 单元）即 9 段、3 箱，作业量随单元数线性增长。若每单元三段各 1 km，则单个交叉互联箱须完成三段轮替加压，单次作业含三次加压及三次放电。
据已投运工程，500 kV 单芯 2500 mm² 电缆三相直列敷设、单元段长 2955 至 3099 m 时金属护套正常感应电压约 214V。400 kV 单芯 2500 mm² 电缆 12.7 km 线路取 5 个交叉互联单元、单元段长上限 850 m，感应电压达 263 至 317V。这说明缩短单元段长可压低段端感应电压，但会增加绝缘接头数量及试验接线量，工程须在施工便利及感应电压限值之间权衡。
某 110 kV 单芯电缆线路全长 2 km，负荷电流 500A。若采用一端直接接地，悬空端感应电压随长度增长，2 km 已可能接近或超过 50V 无防护限值，须配置护层电压限制器并加强防护。若采用两个交叉互联单元（每单元三段各约 0.33 km），每段感应电压被限制在较低水平，可直接接地无环流，但须布置 2 个交叉互联箱、6 个试验段。该示例说明，接地方式的选择本质是在感应电压限值、环流损耗及试验作业量之间的综合权衡。
交叉互联理论上要求每单元三段完全均等，实际敷设受路径弯曲、工井位置及制造长度限制，三段长度难以严格相等。长度偏差使各段感应电压相位不再完全错开，单元末端存在残余感应电压。残余量通常远低于未换位时的满值，仍由护层电压限制器钳位保护。现场划分单元时，应尽量使同单元三段长度接近，并把偏差较大的段安排在感应电压较低处，以压低残余环流。
外护套绝缘电阻是耐压试验的辅助判据。500V 兆欧表测得的阻值应不低于 0.5 MΩ/km，阻值过低提示外护套大面积受潮或存在低阻通道。运行中电缆的外护套耐压属预防性试验，周期按 DL/T 596-2021 执行，通常结合线路检修或缺陷预警开展，不必同交接试验的频次。绝缘电阻及外护套耐压两项结合，构成护层健康的定量评估基础。
综上，金属护套接地方式并非孤立的设计选择，而是贯穿电缆敷设、交接试验、运行维护及故障处置全过程的主线。外护套耐压试验能否顺利实施、护套故障能否准确定位，根本上都取决于接地拓扑是否清晰、隔离步骤是否到位。把握这一主线，方能把护层健康管理从被动抢修转向主动预防。
典型配置建议：短线路（感应电压满足 50V 限值）采用一端直接接地。中等长度且具备防护措施时可延用单点接地至更高感应电压。长线路按 GB 50217-2018 划分交叉互联单元，每单元三段均等并设置绝缘接头，终端及绝缘接头处配置护层电压限制器。外护套耐压及护套故障定位均按单元、分段实施，试验及定位前的接地隔离步骤保持一致，形成护层健康的闭环管控。
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