110kV海底交聯(lián)電纜環(huán)流問(wèn)題分析與處理

余陽(yáng)澄

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕頭供電局，廣東汕頭，515000）

110kV海底交聯(lián)電纜環(huán)流問(wèn)題分析與處理

余陽(yáng)澄

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司汕頭供電局，廣東汕頭，515000）

由于海底電纜獨(dú)有的結(jié)構(gòu)特性和復(fù)雜的敷設(shè)環(huán)境，其金屬護(hù)套和鎧裝環(huán)流問(wèn)題一直是研究的重點(diǎn)。本文結(jié)合實(shí)際運(yùn)行的110kV海底電纜環(huán)流故障案例，深入分析其產(chǎn)生的原因，并且根據(jù)實(shí)際地理環(huán)境等因素，研究出一套降低海底電纜環(huán)流的改造方案。

海底交聯(lián)電纜；電纜環(huán)流；故障分析；改造處理

1 海纜概況

110kV灣金線為混合線路，其中過(guò)海電纜段從澄海萊蕪終端至南澳長(zhǎng)山尾終端，全長(zhǎng)9.168km，電纜型號(hào)為SCCF-YJQ41 64/110 1×1000+24B1+4B2，電纜截面為1000mm2，該線路于2009年12月投產(chǎn)。該電纜段由海底電纜、電纜終端、避雷器、接地電纜、三相直接接地箱、海纜錨固裝置以及與架空線連接導(dǎo)線組成。

海纜的金屬護(hù)套和不銹鋼絲鎧裝在兩側(cè)終端均采用直接接地方式。萊蕪登陸段約400m，南澳登陸段約100m，海底電纜的結(jié)構(gòu)圖和結(jié)構(gòu)參數(shù)表分別如圖1、表1所示。

圖1 光電復(fù)合海底電纜結(jié)構(gòu)圖

表1 光電復(fù)合海底電纜結(jié)構(gòu)參數(shù)表

3 絕緣 XLPE絕緣料 16 0 72.9±0.5 4 絕緣屏蔽 半導(dǎo)電屏蔽料 1 2 75.3 5 阻水緩沖層 半導(dǎo)電阻水帶 1 0 77.3±1.0 6 金屬套 合金鉛 3.0 83.3 7 內(nèi)護(hù)套 半導(dǎo)電PE護(hù)套料 4 5 92.3±1.0 8 光纜保護(hù)填充層 PE填充條 6 0 104.3±1.0 9 光纜保護(hù)墊層 緩沖帶 1 0 106.3±1.0 10 鎧裝層 無(wú)磁不銹鋼絲 φ6.0×56根 118.3±1.0 11 外被層 PP繩+瀝青 4 5 127.3±2.0 12 單模光纜 單模光纜單元×1根 直徑φ5.5 13 測(cè)溫多模光纜 測(cè)溫多模光纜單元×1根 直徑φ5.5 14 光纜保護(hù)合金絲 硬鋁合金絲×3根直徑φ6.0

2 海纜故障情況分析

110kV灣金線自投運(yùn)以來(lái)，環(huán)流一直偏大，最大相環(huán)流值約為實(shí)際運(yùn)行電流值的40%，已大大超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的10%。曾多次與電纜廠家聯(lián)系，廠家均回復(fù)為正?，F(xiàn)象不影響安全運(yùn)行。2012年11月26日，電纜發(fā)生C相主絕緣擊穿故障，擊穿點(diǎn)位于萊蕪側(cè)電纜終端塔鋼絲鎧裝接地抱箍處?，F(xiàn)場(chǎng)勘查分析后初步認(rèn)為，本次故障是由于電纜外鋼絲鎧裝接地抱箍接觸不良，電纜環(huán)流放電引起絕緣破壞導(dǎo)致電纜主絕緣擊穿。

經(jīng)搶修，線路重新投運(yùn)后，我們加強(qiáng)對(duì)電纜進(jìn)行監(jiān)測(cè)和開(kāi)展故障分析。在對(duì)電纜終端進(jìn)行紅外測(cè)溫時(shí)發(fā)現(xiàn)，萊蕪側(cè)終端塔C相電纜本體離地約1.5米處有一發(fā)熱點(diǎn)，溫度為50.4℃，如圖2所示。

圖2 紅外測(cè)溫發(fā)熱點(diǎn)

經(jīng)專家分析后認(rèn)為電纜環(huán)流大、鎧裝抱箍接觸不良是主因，建議采取加裝電抗器進(jìn)行環(huán)流抑制，并對(duì)電纜外鋼絲鎧裝抱箍進(jìn)行改造，加大接觸面積，減少接觸電阻。我們?cè)趯＜医ㄗh下聯(lián)系電纜廠家，請(qǐng)求協(xié)助提出電纜環(huán)流抑制方案，經(jīng)聯(lián)系后，廠方專家認(rèn)為在電纜兩端加裝電抗器后會(huì)使護(hù)套和鎧裝感應(yīng)電壓升高，影響安全運(yùn)行，故不予考慮。

經(jīng)討論分析確認(rèn)，電纜環(huán)流較大是主因，與兩側(cè)電纜終端外護(hù)套和鎧裝直接接地有關(guān)，建議對(duì)過(guò)海電纜兩側(cè)終端場(chǎng)中的接地方式進(jìn)行更改，由原來(lái)的直接接地改為保護(hù)接地，由此消除系統(tǒng)的環(huán)流；萊蕪側(cè)終端離海邊約400米，因此建議在離海邊沙包約10米處對(duì)三根海纜的不銹鋼絲和鉛套進(jìn)行直接接地連接；南澳側(cè)由于登陸端海纜較短，暫不考慮重新接地。

3 處理方案

按當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)海纜的技術(shù)水平和制造條件，整根海纜非金屬護(hù)套采用半導(dǎo)電聚乙烯護(hù)套，鎧裝采用不銹鋼絲鎧裝。海纜的金屬護(hù)套和不銹鋼絲鎧裝在海纜終端處直接接地，海纜的非金屬護(hù)套采用半導(dǎo)電聚乙烯護(hù)套，加上保護(hù)層、外被層的滲水性，從理論上在海中的海纜金屬護(hù)套通過(guò)半導(dǎo)電聚乙烯護(hù)套、不銹鋼絲鎧裝與海水接地。但是登陸段金屬護(hù)套和不銹鋼絲鎧裝層則存在一定的電勢(shì)差，同時(shí)由于澄海段受規(guī)劃和地形條件限制，海纜登陸點(diǎn)距離海灘較遠(yuǎn)，造成系統(tǒng)環(huán)流偏大。

基于以上分析，我們對(duì)110kV灣金線電纜段進(jìn)行了如下改造：

（1）系統(tǒng)兩側(cè)終端場(chǎng)中的接地方式進(jìn)行更改，將萊蕪側(cè)終端塔處（圖3中的A點(diǎn)）和長(zhǎng)山尾側(cè)終端塔處（圖3中的B點(diǎn)）的接地方式由原來(lái)的直接接地，改為保護(hù)接地，每相自身的鉛套和鋼絲短接后接入保護(hù)接地箱，如此可減少系統(tǒng)的環(huán)流，提高線路的載流量。

（2）萊蕪側(cè)終端離海邊約400米，南澳側(cè)終端離海邊約100米，為保證線路運(yùn)行安全，減少A、B點(diǎn)處的感應(yīng)電壓，因此在萊蕪側(cè)離海邊沙包約10米處（圖3中C點(diǎn)）和南澳側(cè)海纜棧橋處(圖中D點(diǎn))對(duì)三根海纜的不銹鋼絲和鉛套進(jìn)行直接接地連接，接地點(diǎn)的接地電阻符合相關(guān)規(guī)范。

（3）由于原工程海纜的聚乙烯護(hù)套采用半導(dǎo)電材料，為消除A點(diǎn)至C點(diǎn)段及B點(diǎn)至D點(diǎn)段電纜的接地電流，將萊蕪側(cè)沙灘段海纜進(jìn)行外部絕緣處理。采用纏繞熱縮纏繞帶的型式，纏繞后需再進(jìn)行熱縮處理，如圖4所示。雖然該方式施工較為繁雜且施工周期相對(duì)時(shí)間較長(zhǎng)，材質(zhì)較硬，且整體較厚，但該材料耐磨，熱熔膠粘接力強(qiáng)，防水、絕緣效果較好，使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)。

圖4 萊蕪側(cè)沙灘段海纜外絕緣施工圖

經(jīng)過(guò)改造，110kV灣金線至今運(yùn)行穩(wěn)定，沒(méi)有出現(xiàn)環(huán)流過(guò)大等發(fā)熱現(xiàn)象。

4 結(jié)論

在海底電纜運(yùn)行中，海纜兩端鉛包、鎧裝互聯(lián)接地，之間的大地等效電阻（包括鐵塔的接地電阻）會(huì)抑制鉛包鎧裝的環(huán)流，同時(shí)

圖3 海底電纜整體總體改造示意圖

降低海纜的總損耗。海纜環(huán)流隨著環(huán)境溫度和敷設(shè)環(huán)境變化而變化，登陸段土壤中長(zhǎng)距離敷設(shè)是影響海纜環(huán)流的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。本文方案是針對(duì)已經(jīng)投運(yùn)的海底電纜，在實(shí)際海底電纜中，如遇到復(fù)雜地形需長(zhǎng)距離登錄敷設(shè)的，也可采用海底電纜加一小段陸纜進(jìn)行敷設(shè)，以最大限度降低電纜環(huán)流，保證海底電纜安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]馬國(guó)棟.電線電纜載流量[M].北京:中國(guó)電力出版社,2003.

[2]張磊,鄭新龍,宣燿偉,等.110kV單芯海纜鎧裝損耗試驗(yàn)研究[J].電線電纜,2013(5):22-23.

[3]江日洪.交聯(lián)聚乙烯電力電纜線路[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009.

Analysis and treatment of circulation problems of 110kV submarine crosslinking cables

Yu Yangcheng
(Guangdong power grid co., LTD. Shantou power supply bureau, Shantou Guangdong, 515000)

Due to the unique structural characteristics and complicated laying environment of submarine cables, the problem of metal sheath and armor circulation has been the focus of research Combining with the actual operation of 110 kv cable circulation failure cases, in-depth analysis of the reasons, and according to the practical factors such as geographical environment, developed a set of lower submarine cables with the retrofit scheme of circulation

submarine crosslinking cable; Cable circulation; Failure analysis; Transform processing