10kV 大截面變聯(lián)電纜接地故障的帶電檢修方法探討

劉　青　高智益　江　婷　趙　洋　李　光

（1. 國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司，北京　100102；2. 國網(wǎng)北京市電力公司物資分公司，北京　100054）

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10kV 大截面變聯(lián)電纜接地故障的帶電檢修方法探討

劉青1高智益1江婷2趙洋1李光1

（1. 國網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司，北京100102；2. 國網(wǎng)北京市電力公司物資分公司，北京100054）

摘要本文通過對一起10kV大截面變聯(lián)電纜接地故障的處理，摸索出一種臨時帶電檢修的方法。在10kV大截面變聯(lián)電纜數(shù)量快速增長的客觀情況下，為設(shè)備常見接地故障的日常檢修提供了一種新思路。

關(guān)鍵詞：大截面；變聯(lián)電纜；接地系統(tǒng)；故障

在城市電纜網(wǎng)中變壓器聯(lián)絡(luò)電纜、短距離電纜線路一般采用單端接地的構(gòu)造方式，在實際運行過程中，該類型的高壓電纜線路經(jīng)常出現(xiàn)接地電流異常的故障，通常情況下故障原因均為單端接地受到破壞造成兩端直接接地形成大環(huán)流，采用帶電修復(fù)的方法即可處理。然而發(fā)生在北京某變電站變聯(lián)電纜的接地故障卻無法采用常規(guī)方法帶電處理，經(jīng)電纜專業(yè)技術(shù)人員研究，采用了一種新型帶電檢修處理方法，不僅快速處理了故障，也對今后北京地區(qū)10kV大截面電纜類似故障的處理有一定借鑒作用。

1　電纜接地故障情況

2008年6月，北京某變電站一路10kV大截面電纜B相變壓器側(cè)的接地點上出現(xiàn)明顯發(fā)熱，接地情況如圖1所示。通過實際測量，發(fā)熱點溫度高達(dá)100℃，環(huán)境溫度僅為40℃。

圖1　電纜接地方式

根據(jù)現(xiàn)場情況，初步判定故障原因可能有兩個：①接地點的螺絲松動，由于虛接造成發(fā)熱；②出發(fā)熱點外可能有其他接地點，造成電纜兩端直接接地從而形成環(huán)流造成發(fā)熱。分別對電纜負(fù)荷、接地線上流過的電流以及發(fā)熱點電壓進(jìn)行了測量，結(jié)果分別為178A、105A和2.6V，且發(fā)熱點螺絲上的彈片無任何松動跡象，由此可以判斷，該發(fā)熱是由兩端接地形成環(huán)流引起的。

2　解決方法

找到問題所在，處理故障的關(guān)鍵是找到其他接地點。鑒于這條線路剛投運不久，電纜外護(hù)套磨損的可能性較小，通過組織人員進(jìn)行仔細(xì)排查，基本上否定了外護(hù)套磨損的原因，問題的癥結(jié)就在開關(guān)柜側(cè)的接地處理上，必須停電進(jìn)行處理。

從安全以及效果上來講，停電處理都是最為可靠的，然后現(xiàn)實情況卻不允許這條電纜停電，因為這會直接導(dǎo)致變壓器的全停。根據(jù)電網(wǎng)運行要求和設(shè)備運行實際情況，反復(fù)進(jìn)行了方案討論，決定在發(fā)熱點加裝大電阻的方式減小接地電流，從而暫時性的解決發(fā)熱問題，等到計劃停電時再進(jìn)行完全修復(fù)，解決方法如圖2所示。

圖2　故障處理示意圖

3　具體操作

該路電纜為一路雙回，采取如圖3所示的方式進(jìn)行排列。

通過計算我們決定串聯(lián)一個R＝100kΩ的大電阻，根據(jù)水平排列的外護(hù)套感應(yīng)電壓的近似計算公式為

USA=IB((sin60°))(XS+Xm)+(1/2)j(XS?Xm))（V/m）

USB=?jIBXS（V/m）

USC=IB((sin60°))(XS+Xm)+(1/2)j(XS?Xm))（V/m）式中，XS=2ω ln（2S/DS）×10?7（Ω/m），Xm=2ω ln2× 10?7（Ω/m）

圖3　大截面電纜排列方式

可以計算出該條電纜線路故障相外護(hù)套感應(yīng)電壓USB=0.04V/m，故障處理后感應(yīng)電流I基本上可忽略不計，滿足安全運行條件。

具體的處理步驟如下。

1）首先將電阻R的低壓側(cè)與地網(wǎng)牢靠連接。

2）戴絕緣手套將故障相電纜的接地引線從中間斷開，同時用萬用表監(jiān)測斷口處的對地低壓。

3）戴絕緣手套剝除斷口處高壓側(cè)引線的外護(hù)套，并與接地電阻高壓側(cè)連接。

4）測量故障處理后接地引線的電流、電阻R高壓側(cè)對地電壓，分別為2.4A和2V，引線上電流主要為雜散電容電流，如圖4所示。

圖4　實際處理情況

5）處理后，原發(fā)熱點的溫度恢復(fù)正常。事后在結(jié)合變壓器停電進(jìn)行最終恢復(fù)時確認(rèn)該故障是由于開關(guān)柜邊緣咯破接地線冷縮管從而造成非正常接地所致，如圖5所示，與故障分析過程一致。

4　結(jié)論

圖5　處理前后對比

當(dāng)前北京電網(wǎng)10kV大截面電纜的數(shù)量與日俱增，全部采用單端接地的方式（一般均為變壓器側(cè)直接接地，開關(guān)柜側(cè)懸空）。然而因開關(guān)柜尖銳柜沿、終端引上卡具等損壞開關(guān)柜懸空地線冷縮套造成異常兩端接地的情況時有發(fā)生，鑒于開關(guān)柜側(cè)需要進(jìn)行拆卡子、砸封堵、開柜門等工作，均需采取停電處理的方式，而這會造成變壓器的全停。

本文提出了一種帶電檢修方法，可以減少變壓器非計停的次數(shù)。但是這種處理方法僅是一種臨時性的措施，因為采用該種方法時一旦開關(guān)柜側(cè)又發(fā)生虛接，就會使得電纜金屬護(hù)套懸浮，產(chǎn)生幾千伏的電容分壓，帶來更為嚴(yán)重的后果。為了避免這種情況的發(fā)生，可以采取以下措施：

1）保持開關(guān)柜底部金屬板的邊緣平滑，如有必要，最好墊上絕緣皮子，防止金屬板硌上接地辮子上的冷縮套。

2）將開關(guān)柜側(cè)接地辮子盡可能留短、采用絕緣包繞放置在開關(guān)柜內(nèi)。

3）鑒于10kV大截面變聯(lián)電纜的長度均不超過100m，采用本文的方法進(jìn)行處理時，電阻R通常選擇100Ω即可滿足小電流運行條件。

參考文獻(xiàn)

[1] 史傳卿. 電力電纜安裝運行技術(shù)問答[M]. 北京: 中國電力出版社, 2002.

[2] 龔尊. 電力電纜[M]. 北京: 中國電力出版社, 2011.

[3] 卓金玉. 電力電纜設(shè)計原理[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1999.

[4] 陳平, 薛強(qiáng), 羅彥, 等. 單芯電力電纜護(hù)層過電壓保護(hù)[J]. 高電壓技術(shù), 2004, 30(S1): 6-7, 11.

[5] 王偉, 李云財, 馬文月, 等. 交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 西安: 西北工業(yè)大學(xué)出版社, 1998.

劉青（1984-），男，工程碩士，工程師，從事高壓電纜運維檢修工作。

作者簡介