110KV電纜交叉互聯(lián)不完全換位引發(fā)的事故分析

【摘要】通過我站三三線110kV電纜中間接頭交叉互聯(lián)的故障情況，淺談高壓電纜金屬護套交叉互聯(lián)接地系統(tǒng)的應(yīng)用，分析三三線接地系統(tǒng)缺陷產(chǎn)生的原因及消缺處理的過程。

【關(guān)鍵詞】高壓電纜；金屬護套；交叉互聯(lián)

概述

唐山三友110KV變電站三三線投運于2012年12月17日，是三友化工110KV變電站向三友西110KV變電站供電線路，全長1950米，采用截面積為300mm2單芯銅電纜，金屬護套為波紋鋁材料，全段線路均分為三段，包含兩組中間接頭及兩個終端頭，兩組中間接頭波紋鋁護套用同軸電纜經(jīng)交叉互聯(lián)箱進行換位，終端頭鋁護套為直接接地，夠成一個完整的交叉互聯(lián)系統(tǒng)。

一、電纜金屬護套交叉互聯(lián)接地系統(tǒng)的應(yīng)用

目前應(yīng)用的高壓電纜，特別是110KV及以上電纜，基本上均為單芯電纜。單芯電纜的導(dǎo)線與金屬屏蔽的關(guān)系，可看作一個變壓器的初級繞組，當(dāng)電纜的導(dǎo)線通過交流電流時，其周圍產(chǎn)生的一部分磁力線將與屏蔽層鉸鏈，使屏蔽層產(chǎn)生感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓的大小與電纜線路的長度和流過導(dǎo)體的電流成正比，電纜很長時，護套上的感應(yīng)電壓疊加起來可達到危及人身安全的程度，在線路發(fā)生短路故障、遭受操作過電壓或雷電沖擊時，屏蔽上會形成很高的感應(yīng)電壓，甚至可能擊穿護套絕緣。如果屏蔽兩端同時接地使屏蔽線路形成閉合通路，屏蔽中將產(chǎn)生環(huán)形電流，電纜正常運行時，屏蔽上的環(huán)流與導(dǎo)體的負荷電流基本上為同一數(shù)量級，將產(chǎn)生很大的環(huán)流損耗，使電纜發(fā)熱，影響電纜的載流量，減短電纜的使用壽命。因此，電纜金屬護套應(yīng)采用可靠合理的接地方式，來保護人身和設(shè)備安全。

高壓電纜金屬護套的接地一般只能使用單端接地和交叉互聯(lián)接地，而不能使用雙端接地。因為在雙端接地的情況下，護套中有環(huán)流通過。

單端接地時金屬護套對地之間有感應(yīng)電壓存在，僅適合長度較短的線路。而三三線線路較長，比較適合使用交叉互聯(lián)接地。交叉互聯(lián)接地是將金屬護套的一端直接接地，采用中間絕緣頭和交叉互聯(lián)箱將三相電纜的金屬護套進行換位鏈接，另一端通過保護接地或直接接地。金屬護套在完全換位的情況下應(yīng)無環(huán)流通過，兩端對地之間也無感應(yīng)電壓，每段電纜中間有感應(yīng)電壓，且換位處感應(yīng)電壓最高。這種接地方式雖然適用于長線路，但應(yīng)特別注意換位的連接，護套交叉互聯(lián)時出現(xiàn)接點隱性失誤，導(dǎo)致?lián)Q位不完全，護套換位處感應(yīng)電壓將≥50V限定值，且護套中環(huán)流將會顯著增大，造成電纜運行故障。

正常情況下，電纜金屬護套交叉互聯(lián)系統(tǒng)的換位有兩種方法，如圖所示：

二、交叉互聯(lián)事故分析

1、事故分析

三三線交叉互聯(lián)箱分別位于硅業(yè)院內(nèi)及熱電公司西北門，為便于闡述，將硅業(yè)院內(nèi)互聯(lián)箱確定為1#互聯(lián)箱，熱電公司西北門互聯(lián)箱確定為2#互聯(lián)箱。電纜投運當(dāng)天，在有功3.2MW輕負載的情況下，對三三線交叉互聯(lián)進行外護套環(huán)流測量，發(fā)現(xiàn)B相接地電流高達40A。

交叉互聯(lián)箱接線簡圖如圖三所示：

在未將線路停運的情況下，工作人員將2#互聯(lián)箱內(nèi)導(dǎo)電排拆除，取下A3、A4同軸電纜，此時測量同軸電纜對地電壓高達1000V。拆除后將電纜頭甩至互聯(lián)箱外，準(zhǔn)備進行正確連接。由于三三線交叉互聯(lián)箱同軸電纜穿孔施工時未進行防割傷電纜處理，導(dǎo)致同軸電纜穿箱處絕緣層被互聯(lián)箱電纜穿孔邊緣磨破，出現(xiàn)對互聯(lián)箱殼體放電情況，弧光的高溫將同軸電纜引燃，造成絕緣層起火。工作人員立即通知我站值班員，將三三線路停運。停運后護層感應(yīng)電壓消失，工作人員將明火撲滅，避免了對110KV高壓電纜造成損壞。

糾正2#互聯(lián)箱內(nèi)接線后，將三三線投入運行，負荷為10MW，再次測得的護層環(huán)流值顯示，金屬護層互聯(lián)已達到完全換位。如下表：

測量部位1#互聯(lián)箱2#互聯(lián)箱

A1A2B1B2C1C2A3A4B3B4C3C4

電流1.3711.281.411.041.311.141.382.011.211.391.98

在取得本次事故的教訓(xùn)后，我站對主變高壓側(cè)電纜護層環(huán)流也進了測量，結(jié)果如下：

測量部位GIS斷路器側(cè)2#主變側(cè)

ABCABC

電流364250434751

因主變電纜長度較短，由前面互聯(lián)接地系統(tǒng)應(yīng)用中可知，主變高壓電纜應(yīng)采用單端接地，另一點經(jīng)接地保護箱。在檢查過程中發(fā)現(xiàn)GIS斷路器側(cè)為同軸電纜直接接地，主變側(cè)為三相同軸電纜經(jīng)接地箱直接接地。這種接線方式會是護套中出現(xiàn)較大環(huán)流，使護套溫度過高，加速電纜絕緣老化，影響電纜使用壽命及運行安全。所以我站將主變側(cè)的直接接地箱更換為保護箱，投運后測得的環(huán)流如下：

測量部位GIS斷路器側(cè)電流2#主變側(cè)電壓

ABCABC

值0.480.720.59000

有所測數(shù)據(jù)可知，金屬護套已經(jīng)達到良好接地效果。

2、交叉互聯(lián)不完全換位的危害

交叉互聯(lián)不完全換位，導(dǎo)致鋁護套內(nèi)流過過大的感應(yīng)電流，使護套溫度升高，高溫會加速電纜絕緣老化，影響電纜的使用壽命。

三、結(jié)束語

高壓單芯電纜金屬護套交叉互聯(lián)換位失誤，會引起電纜護套對地感應(yīng)電壓升高，環(huán)流增大，嚴重威脅人身及設(shè)備安全。另外，在進行交叉互聯(lián)維護檢修時，必須在線路停運的情況下進行，以防止類似事故再次發(fā)生，而且互聯(lián)箱盡量避免與電纜橋架連接接地，應(yīng)專設(shè)接地極，防止接地消失造成事故的發(fā)生。在重視高壓電纜的運行狀況的同時，同樣要重視高壓單芯電纜接地裝置的運行狀況，周期性的對護套的環(huán)流進行測量，為方便對互聯(lián)箱進行監(jiān)控，也可將普通互聯(lián)箱改造為智能互聯(lián)箱，將環(huán)流實時傳輸至監(jiān)控后臺，以便及時發(fā)現(xiàn)缺陷，及時處理，減少線路損耗，提高電纜線路供電的可靠性。