高壓單芯電力電纜交叉互聯(lián)接地系統(tǒng)的缺陷和檢測

摘 要：文章結(jié)合高壓單芯電力電纜護(hù)層交叉互聯(lián)接地系統(tǒng)的幾種典型錯誤接線方式，用矢量法分析了各種錯誤接線下電纜金屬護(hù)套中的感應(yīng)電壓及危害，提出科學(xué)的檢測方法，快捷有效地排除運(yùn)行故障。

關(guān)鍵詞：交叉互聯(lián)；不完全換位；感應(yīng)電壓；檢測

中圖分類號：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）27-0101-02

隨著城市電力系統(tǒng)的發(fā)展，高壓單芯電纜在城市電網(wǎng)中的應(yīng)用越來越廣泛，但電纜施工中出現(xiàn)的各種問題也日益增多。其中，電纜護(hù)層交叉互聯(lián)接地系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤是較常見的問題。本文針對幾種電纜護(hù)層交叉互聯(lián)接地系統(tǒng)的錯誤連接方式進(jìn)行討論，提出科學(xué)的方法進(jìn)行針對性檢測，排除缺陷。

1 概 述

1.1 電纜護(hù)層交叉互聯(lián)接地系統(tǒng)

當(dāng)電纜線路較長時，可采用電纜護(hù)層交叉互聯(lián)接地方式。這種方法是將電纜分成若干大段，每大段分成長度相等的三小段，每小段之間裝設(shè)絕緣接頭，接頭處護(hù)層三相之間用同軸電纜經(jīng)交叉互聯(lián)箱進(jìn)行換位連接（稱“交叉互聯(lián)”），電纜線路每一大段的兩端護(hù)層分別接地，如圖1所示。

2.2 電纜交叉互聯(lián)接地系統(tǒng)的作用

電纜護(hù)層采用交叉互聯(lián)的接地方式，各大段的電壓值相等，相位相差120 ？觷，在理想狀況下（不包括其他電纜的感應(yīng)電場、運(yùn)行環(huán)境、敷設(shè)間距差等因素），每一大段的三相護(hù)層總感應(yīng)電壓矢量和理論上為0，不產(chǎn)生環(huán)流。電纜上最高的護(hù)層電壓可限制在50 V內(nèi)。

2 電纜護(hù)層交叉互聯(lián)接地系統(tǒng)分析

2.1 正確的交叉互聯(lián)接地系統(tǒng)

一般情況下，電纜護(hù)層的交叉互聯(lián)方式有兩種（以A相為例）：Ⅰ段A相（A1）在#1交叉互聯(lián)箱換位至Ⅱ段B相（B2）、在#2交叉互聯(lián)箱換位至Ⅲ段C相（C3），即A1—B2—C3換位法，如圖2所示，另一種連接方式為A1—C2—B3，如圖3所示，電纜護(hù)層感應(yīng)電壓矢量圖，如圖4（a）、（b）所示。

2.2 施工中常見的幾種錯誤的電纜護(hù)層交叉互聯(lián)接地系統(tǒng)

由于電纜線路較長，且敷設(shè)于電纜溝、電纜隧道內(nèi)，通訊方式不通暢，加上安裝人員施工時未詳細(xì)核對相序，且驗(yàn)收人員在驗(yàn)收時缺少核對相序的檢測儀器及方法，往往造成電纜運(yùn)行一段時期后發(fā)現(xiàn)因護(hù)層換位錯誤而導(dǎo)致環(huán)流過大的情況。以下是針對護(hù)層交叉互聯(lián)換位錯誤的總結(jié)，以及提出幾種檢測電纜護(hù)層有無正確換位的方法。

2.2.1 典型錯誤接線一：#1與#2交叉互聯(lián)換位方向相反

這種電纜護(hù)層換位不完全的情況較常見。因電纜屬于隱蔽工程，在地下走向不一定是直線，往往造成施工人員在不同方向的交叉互聯(lián)箱采用相同的連接方法。以A相為例：Ⅰ段A相（A1）在#1交叉互聯(lián)箱換位至Ⅱ段B相（B2）、在#2交叉互聯(lián)箱換位至Ⅲ段A相（A3），即A1—B2—A3換位法，如圖5所示，另一種連接方式為A1—C2—A3（如圖6所示）。電纜護(hù)層感應(yīng)電壓矢量圖，如圖7（a）、（b）所示（以A1—B2—C3為例，U0為護(hù)層因不完全換位產(chǎn)生的感應(yīng)電壓）。

由矢量圖可以得出，電纜護(hù)層的感應(yīng)電壓為單端護(hù)層感應(yīng)電壓的倍。

2.2.2 典型錯誤接線二：電纜護(hù)層同軸電纜內(nèi)外芯朝向接反

電纜護(hù)層同軸電纜內(nèi)外芯朝向一般不出錯，但一旦同軸電纜某節(jié)點(diǎn)連接錯誤使護(hù)層換位不完全，護(hù)層中環(huán)流將顯著增大并造成運(yùn)行故障，且不易被發(fā)現(xiàn)。以A相為例：#1交叉互聯(lián)箱，如圖1所示，A電纜護(hù)層同軸電纜的內(nèi)外芯朝向接反，將造成的護(hù)層不完全換位，如圖8所示，#2交叉互聯(lián)箱，如圖1所示，A電纜護(hù)層同軸電纜的內(nèi)外芯朝向接反，將造成護(hù)層不完全換位，如圖9所示。電纜護(hù)層感應(yīng)電壓矢量圖，如圖10（a）、（b）所示（以圖9的A1—B2—C3為例）。

由矢量圖可以得出，電纜護(hù)層的感應(yīng)電壓為單端護(hù)層感應(yīng)電壓的倍。

2.2.3 典型錯誤接線三：電纜護(hù)層同軸電纜斷線

當(dāng)電纜護(hù)層連接處理不當(dāng)或者交叉互聯(lián)箱處連接板的螺栓未擰緊時，將出現(xiàn)電纜護(hù)層斷線的情況。以A相為例：護(hù)層的同軸電纜A相外芯與B相內(nèi)芯連接處理不當(dāng)，造成A相外芯與B相內(nèi)芯未形成電氣連接，如圖11所示。電纜護(hù)層感應(yīng)電壓矢量圖，如圖12（a）、（b）所示（以A1—B2—C3為例）。

由矢量圖可以得出，電纜護(hù)層的感應(yīng)電壓等于單端護(hù)層感應(yīng)電壓。

3 電纜護(hù)層交叉互聯(lián)接地系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤的危害

高壓單芯電纜因金屬護(hù)層換位不完全造成的缺陷主要有以下危害：

①造成電能的大量消耗。假設(shè)一條交聯(lián)聚乙烯高壓單芯電纜由于施工不慎導(dǎo)致護(hù)層換位不完全，若電纜的年平均載流量為120 A，可以估算出電纜護(hù)層平均環(huán)流I≥30 A，設(shè)接地系統(tǒng)的回路電阻為R=0.2 Ω，則可以計算出每年因護(hù)層換位不完全導(dǎo)致消耗的電能為：P=3I2Rt=4.7304×103 kW·h。由上可得結(jié)論：電纜護(hù)層因換位不完全造成的線損是驚人的。

②降低了電纜的載流量。由于電纜護(hù)層通過大環(huán)流而發(fā)熱，導(dǎo)致電纜絕緣及表層聚集熱量，不但加速了電纜主絕緣老化，而且電纜的載流量將會極大的下降。

③將會威脅運(yùn)維人員的安全。若電纜護(hù)層出現(xiàn)上述的斷線情況，將在斷點(diǎn)處形成懸浮電位，感應(yīng)電壓將大于或等于30 V，對運(yùn)維人員的人身安全將造成隱患。

④降低了供電可靠性。電纜護(hù)層不完全換位，將導(dǎo)致電纜護(hù)層感應(yīng)電壓升高，一旦感應(yīng)電壓擊穿電纜外護(hù)層絕緣，將造成單點(diǎn)或多點(diǎn)接地，嚴(yán)重的會引起火災(zāi)，對電網(wǎng)的供電可靠性造成嚴(yán)重的影響。

4 檢測方法

針對以上幾種錯誤接線，本文提出幾種針對護(hù)層有無正確換位的檢測方法：

①對每個交叉互聯(lián)箱進(jìn)行逐個檢測。即檢測人員利用低壓搖表對交叉互聯(lián)箱進(jìn)行電纜護(hù)層同軸電纜內(nèi)外芯朝向測試，首先排除同軸電纜內(nèi)外芯朝向接錯的可能性，然后一一核對交叉互聯(lián)箱的接線方式，確保每一大段的交叉互聯(lián)段連接正確。這種方法比較基本，但耗費(fèi)人力物力，且當(dāng)電纜護(hù)層同軸電纜有斷線情況時檢測不出。

②竣工驗(yàn)收時利用低壓搖表對電纜護(hù)層交叉互聯(lián)每一大段進(jìn)行檢測。即在電纜護(hù)層已連接完成的情況下（以A相為例，假設(shè)連接為A1—B2—C3），將交叉互聯(lián)大段的尾端A、B相接地，C相懸空，然后用高壓搖表在交叉互聯(lián)大段的首端對A、B、C相進(jìn)行電纜外護(hù)層絕緣試驗(yàn)。（因?yàn)槭强⒐を?yàn)收，電纜外護(hù)層絕緣一般為良好）在電纜護(hù)層連接正確的情況下，測試A相時搖表將顯示外護(hù)層絕緣的數(shù)值，測B、C相時數(shù)值為0。若不是這個結(jié)果，則可以判斷電纜護(hù)層交叉互聯(lián)不完全換位。

③竣工驗(yàn)收時利用低壓搖表及萬用表對電纜護(hù)層交叉互聯(lián)每一大段進(jìn)行檢測。即在電纜護(hù)層已連接完成的情況下（以A、B相為例，假設(shè)連接為A1—B2—C3，B1—C2—A3），將交叉互聯(lián)末端的B相接地，用低壓搖表在交叉互聯(lián)首段對A、B相進(jìn)行加壓（50 V），用萬用表在交叉互聯(lián)末端對C、A相進(jìn)行電壓測試。若UCA為50 V，則電纜護(hù)層連接正確。若不是這個結(jié)果，則可以判斷電纜護(hù)層交叉互聯(lián)不完全換位。

5 結(jié) 語

高壓單芯電纜護(hù)層交叉互聯(lián)不完全換位，會引起電纜護(hù)層的感應(yīng)電壓升高，環(huán)流增大，不但損耗了電能，而且影響供電的可靠性。因此，高壓單芯電纜在安裝施工時一定要加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)測，運(yùn)維人員在電纜投運(yùn)前應(yīng)對電纜護(hù)層交叉互聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢測，確保電纜護(hù)層的換位正確。

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