降低電纜金屬屏蔽層電磁感應(yīng)技術(shù)安全應(yīng)用淺析

田志勇

【摘要】按照傳統(tǒng)工藝，電纜金屬屏蔽層采用兩端同時接地時，在屏蔽層與大地之間形成回路，屏蔽中將產(chǎn)生環(huán)形電流，其值可達(dá)線芯電流的50%-95%，環(huán)流損耗會造成電纜發(fā)熱，從而降低電纜的載流量，加速絕緣老化，減短電纜的使用壽命，增加發(fā)生事故的概率。因此，本文就這一問題做出了詳細(xì)的分析，并給出了具體的改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】電纜金屬屏蔽層；電磁感應(yīng)技術(shù)；安全應(yīng)用

一、項目概況

邯鋼東區(qū)35kV、110kV輸電線路常采用單芯電纜，型號包含YJV22、YJV32、YJLW等多種，由于電纜的金屬屏蔽層和鎧裝層具有導(dǎo)磁性，在運行時護(hù)層兩端出現(xiàn)感應(yīng)電壓，接地方式不當(dāng)將在護(hù)層產(chǎn)生很大的感應(yīng)電流，其值可以達(dá)到線芯電流的50%-90%，從而導(dǎo)致發(fā)熱損耗，加速絕緣老化，最終發(fā)生事故。

二、詳細(xì)科學(xué)技術(shù)內(nèi)容

（一）立項背景

連軋04332線路為35kV銅芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼絲鎧裝聚氯乙烯護(hù)套電力電纜，單根長度800米，電纜所帶負(fù)荷為軋鋼系統(tǒng)，屬于沖擊性負(fù)荷，最大運行電流接近1000A。該線路曾經(jīng)發(fā)生多起事故，造成連軋側(cè)電纜A相外鋼鎧接地引線與電纜連接處燒斷；電纜頭處C相護(hù)層及保護(hù)器燒壞。CCPP發(fā)電110KV并網(wǎng)電纜中間頭處接地短路，也是由于電纜護(hù)層原因?qū)е碌碾娎|著火事故；新15萬發(fā)電機(jī)組110KV并網(wǎng)電纜在投運后，也出現(xiàn)護(hù)層電流嚴(yán)重超標(biāo)電纜發(fā)熱的現(xiàn)象。

（二）技術(shù)方案的制定及實施（項目主要創(chuàng)新技術(shù)方案的制定及實施）

連軋04332屬于比較典型的例子，電纜長度為800米，帶軋鋼系統(tǒng)的沖擊負(fù)荷，改造前發(fā)生過多起電纜終端事故。分析原因，主要是對單芯電纜的結(jié)構(gòu)和原理沒有完全掌握，在施工工藝上沒有將35kV電纜與10kV電纜區(qū)別對待，沒有考慮護(hù)層發(fā)生的電磁感應(yīng)和感應(yīng)電流帶來的發(fā)熱損耗，將金屬護(hù)層按照常規(guī)思路進(jìn)行接地，從而導(dǎo)致電纜護(hù)層在接地端長期發(fā)熱，最終事故不斷。為消除現(xiàn)狀，將金屬護(hù)層采用交叉互聯(lián)的接地方式，把線路分成長度相等的三小段，每小段之間裝設(shè)絕緣接頭，金屬護(hù)層在絕緣接頭處斷開，斷開處的兩個金屬護(hù)層經(jīng)過同軸電纜接入交叉互聯(lián)箱，在交叉互聯(lián)箱內(nèi)進(jìn)行換位連接，接法是A相接頭的首端接B相接頭的尾端，依次為B接C，C接A，在交叉互聯(lián)箱內(nèi)裝設(shè)有一組互層保護(hù)器，電纜護(hù)層的兩端采用直接接地。經(jīng)過運行實踐和護(hù)層參數(shù)監(jiān)測，電纜線路的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流沒有超標(biāo)，沒有再發(fā)生事故。

CCPP發(fā)電1#燃機(jī)并網(wǎng)電纜屬于特殊的10kV單芯電纜，原來也是按照傳統(tǒng)的10kV電纜接地方式，導(dǎo)致電纜發(fā)熱引起故障。改造后，采用金屬護(hù)層一端直接接地，另一端通過FBY-6護(hù)層保護(hù)器接地，這種接地方式下，金屬護(hù)層內(nèi)無環(huán)流，沒有電流就不會引起電流發(fā)熱損耗，護(hù)層接地端感應(yīng)電壓為零，護(hù)層非接地端通過護(hù)層保護(hù)器來限制感應(yīng)電壓。

電纜線路金屬護(hù)套無論是首端接地還是末端接地，其不接地端一般需要加裝FBY系列護(hù)層保護(hù)器，采用ZnO壓敏電阻作為保護(hù)元件，該元件沒有串聯(lián)間隙，具有優(yōu)良的伏安特性曲線，1mA直流殘壓大于4.5kV，能通過最大沖擊電流累計20次而不損壞，5KA殘壓小于9kV。正常時，保護(hù)器的絕緣電阻不低于10M歐，當(dāng)電纜芯線出現(xiàn)工頻過電壓或雷電波、內(nèi)部過電壓波沿線芯流動時，保護(hù)器可以限制電纜金屬護(hù)層上的感應(yīng)過電壓，將護(hù)層上的沖擊感應(yīng)電壓降低至保護(hù)器的殘壓，有效保護(hù)電纜護(hù)層絕緣。

（三）項目實施效果

項目實施前，電磁感應(yīng)造成的金屬護(hù)層電流對芯線載流量的影響可達(dá)30%-90%，感應(yīng)電壓和電流超標(biāo)引起的事故多發(fā)，嚴(yán)重影響邯鋼生產(chǎn)。

項目實施后，主要有以下效果：（1）有效降低了事故，曾經(jīng)出現(xiàn)故障或事故的連軋332電纜、CCPP發(fā)電電纜、110kV并網(wǎng)電纜、15萬并網(wǎng)電纜等，沒有再發(fā)生事故。（2）電纜金屬屏蔽層產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，不大于50V，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，未發(fā)生護(hù)層現(xiàn)擊穿、放電等異常情況。（3）電纜金屬屏蔽層產(chǎn)生的感應(yīng)電流，不超過負(fù)荷電流的10%，甚至接近于零值，且三相平衡。（4）電纜的運行溫度正常，接近于環(huán)境溫度，也沒有出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象。（5）電纜芯線的載流量不再受護(hù)層發(fā)熱影響，可以參照設(shè)計要求的100%載流量來考慮所帶負(fù)荷，未出現(xiàn)因發(fā)熱而限產(chǎn)減負(fù)荷。

三、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點

關(guān)鍵技術(shù)：根據(jù)電纜的負(fù)荷沖擊性質(zhì)、電流大小、護(hù)層材質(zhì)、電纜長度四個技術(shù)參數(shù)，在電纜的金屬屏蔽層采用不同的接地方式，滿足感應(yīng)電壓小于50V和感應(yīng)電流小于載流量10%的要求。

創(chuàng)新點：（1）在10kV單芯電纜上首次應(yīng)用保護(hù)接地方式，降低大負(fù)荷回路的感應(yīng)電流，保障大容量發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)線路的可靠運行。（2）開創(chuàng)了多種接地方式相結(jié)合的技術(shù)，解決了長距離110kV電纜易出現(xiàn)金屬屏蔽層電流超標(biāo)和發(fā)熱的難題，電纜運行不再受供電距離影響。（3）改進(jìn)了電纜附件制作工藝，中間接頭采用假接頭，配合交叉互聯(lián)箱、接地箱、保護(hù)箱的使用。（4）實現(xiàn)了YJV72型非磁性電纜在邯鋼35kV長距離供電線路的首次應(yīng)用，結(jié)合特殊的接地方式，大大減少了中間頭的個數(shù)。（5）通過將金屬屏蔽層進(jìn)行科學(xué)接地后，邯鋼的各種材質(zhì)、負(fù)荷、長度的單芯電纜線路都實現(xiàn)了安全可靠運行。（6）實現(xiàn)了金屬屏蔽層在線監(jiān)測技術(shù)在邯鋼的首次應(yīng)用和推廣。

參考文獻(xiàn)

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