34.5 kV高壓架空絕緣線路在熱帶雨林的應用

摘要：為降低線路跳閘率，厄瓜多爾熱帶雨林地區(qū)普遍選用34.5 kV高壓埋地電纜，34.5 kV高壓架空絕緣線路應用較少?，F結合安第斯公司34.5 kV架空絕緣線路在熱帶雨林首次應用的實例，淺談高壓架空絕緣導線在該地區(qū)的推廣應用。

關鍵詞：架空絕緣線;熱帶雨林;降低故障率

0? ? 引言

安第斯公司北部區(qū)塊油田位于厄瓜多爾東部熱帶雨林地區(qū)，為典型熱帶雨林氣候。當地氣象資料顯示，該地區(qū)年均降雨量2 943 mm，每年7月份降雨量最高，為324 mm，12月份降雨量最低，為161 mm，全年雷雨天氣天數在100天以上。因此，電力系統(tǒng)防雷設計是該地區(qū)電力建設要重點考慮的問題。另外，熱帶雨林地區(qū)野生動植物繁多，鳥、蛇、猴子等動物的攀爬、樹木的觸碰也是造成裸露高壓線路跳閘故障的重要原因之一。高壓埋地電纜敷設進度慢，投資較大，而架空裸導線存在著安全和防護走廊問題。

區(qū)塊1999年開始上產，油田生產對電力需求大幅增加，但厄瓜多爾2017年之前為缺電國家，特別是在熱帶雨林僅能提供低負載的社區(qū)用電，且供電可靠性差，無法滿足油區(qū)電力需求。原項目管理公司自力更生籌建了中心處理站、柴油拔頭廠、伴生氣處理站、燃氣發(fā)電機組和34.5 kV變電站等供電配套設施，在滿足油田生產對電力需求的同時，以充分利用油田伴生氣發(fā)電為切入點，最大程度降低發(fā)電成本，減少伴生氣燃燒排放造成的環(huán)保問題。

原項目管理公司由于合同期的原因，最終選擇裸露34.5 kV高壓架空導線構建輸配電系統(tǒng)，采用全線路架空避雷線防雷，在一定程度上滿足該地區(qū)防雷要求，也降低了資金投入。但是，對比雨林其他公司采用高壓埋地電纜的電力系統(tǒng)設計，裸露高壓架空線路故障率偏高，其中，雷擊、鳥害、動物攀爬等是線路故障的主要原因。線路頻繁故障跳閘對油田生產造成了多重傷害：一是停電直接造成的原油生產損失;二是造成油井啟動困難，增加修井成本;三是故障電流對站內發(fā)電機組、線路開關等設備的沖擊，可能造成設備嚴重損壞。雨林地區(qū)大型設備進出極不方便，極端情況下，電廠大型發(fā)電機組的損壞需要數月才能修復。

安第斯公司收購項目后，為降低線路故障率，經過充分技術調研和細致經濟評估，于2012年決定引入架空絕緣線路，主要是考慮到高壓架空絕緣導線成本低于高壓埋地電纜，且利用現有架空桿塔，可避免新征土地，大大縮短施工建設周期。設備選用的是澳大利亞Western Power公司生產的HENDRIX 477KCM絕緣導線、RTL-46型相間隔離，線路全長6 km，利用現有86基桿塔進行懸掛。2013年元月開始線路的鋪設工作，當年6月投入使用，開創(chuàng)了高壓架空絕緣導線在厄瓜多爾雨林地區(qū)應用的先河。線路供電負荷10 MW，重點保障F油田中心處理站油水三相分離器、注水電機、原油外輸泵等生產設施的電力供應。

1? ? 架空絕緣導線使用情況

絕緣導線HENDRIX和裸露導線CB-301出線從電廠至F油田中心處理站為同桿塔架設。之后，CB-301線路繼續(xù)往后延伸至新開發(fā)JE油田（此段為高壓埋地電纜和裸露架空線混合鋪設）。

2013年HENDRIX架空絕緣導線投運后，至今保持零故障，沒有任何因線路雷擊、動物攀爬等原因造成的故障跳閘，達到了設計運行效果。而架空出線CB-301年均有1.83次故障跳閘，造成的原油生產損失26 312桶。歷年跳閘次數沒有大的變化，但隨著后段JE地區(qū)的油田開發(fā)，該線路故障造成的原油損失在不斷增加。為此，公司也在考慮對其進行升級改造。

2? ? 架空絕緣導線的優(yōu)點

2.1? ? 絕緣防護性能好

絕緣架空導線包括4層：導體、半導電層、低密度聚乙烯層和高密度聚乙烯層。其采用絞合和壓緊的全鋁導體，以減少電暈和電場應力的影響;為進一步消除應力，還有圍繞導體的半導電層;最外部絕緣層由高密度聚乙烯組成，極其堅韌。絕緣架空導線較裸導線具有優(yōu)越的絕緣性能，可減少線路相間距離，降低對線路支持件的絕緣要求，提高系統(tǒng)可靠性。導線絕緣降低了雨林地區(qū)線路因雷雨天氣、動物攀爬、樹枝觸碰等引起相間和對地短路的概率。

2.2? ? 使用壽命長

架空絕緣導線的外皮使用高密度聚乙烯覆蓋，比裸導線受氧化腐蝕程度小，延長了線路的使用壽命。同時，高密度聚乙烯具有抗紫外線降解和高抗磨損性。

2.3? ? 節(jié)約空間

架空絕緣導線比裸露的架空導線允許更小的相間間隔，便于線路在狹小通道內穿越，縮小了線路走廊。同時，絕緣導線對周邊樹木安全間距的要求降低，可減少防護通道內樹木砍伐周期和范圍。

2.4? ? 機械強度高

架空絕緣導線的懸掛線充當系統(tǒng)的“主干”，起到支撐三相導體、充當避雷線的作用。由于使用鋁包鋼絞線，抗拉強度比全鋁絞線高，提高了桿塔間導線機械強度，對于樹木倒塌等物理傷害可提高保護能力。導電性較鋼芯鋁絞線好，能滿足線路接地的要求。

2.5? ? 運維量小

相對于裸露架空導線，絕緣架空線檢修維護量小，降低了外線工的作業(yè)量。在保持現有人員配備不變的情況下，能更好地集中于雨林地區(qū)帶電維護工作。

3? ? 架空絕緣線隱患及對策

3.1? ? 斷線故障

架空絕緣線遭受雷害事故斷線主要原因：一是絕緣線的結構所致，絕緣導線采用半導電屏蔽和聚乙烯作為絕緣層。其中半導體材料具有單向導電性能，在雷云對地放電的大氣過電壓中，很容易在絕緣導線的導體中產生感應過電壓，且很難沿絕緣導線表皮釋放;二是絕緣導線遭受雷擊后的電磁機理特殊，造成雷擊斷線較多。架空裸線遭遇雷擊，引起閃絡事故時，在工頻續(xù)流的電磁力作用下，電弧會沿著導線滑移，電弧滑動中釋放能量，且在工頻續(xù)流燒斷導線或損壞絕緣子之前，斷路器動作跳閘切斷電弧。架空絕緣線的絕緣層阻礙了電弧在其表面滑移，電荷集中在擊穿點放電，在斷路器動作之前就會燒斷導線，所以絕緣導線的雷擊斷線故障率要高于裸導線。

為減少架空絕緣線的雷害事故，主要采取線路過電壓保護措施，如在線路首尾兩端安裝避雷器，架設全線路架空避雷線防護。同時，在施工中嚴格按照廠家要求，對絕緣導線支撐線每間隔150 m進行可靠接地，以限制感應過電壓的產生。

3.2? ? 施工問題

絕緣導線由于其結構和安裝條件，易進水且不易揮發(fā)。水進入導線后，聚集在導線的最低處，與鋁產生氧化反應生成氧化物，這類氧化物在電場的作用下會加速對導線的腐蝕，使導線強度降低，出現鼓肚現象，甚至發(fā)生斷線。

為防止上述情況發(fā)生，項目推進時，需嚴格把好產品驗收關，做好施工監(jiān)督，對施工中造成的絕緣層損壞做好防水封堵。線路投運后要注意巡查，發(fā)現鼓肚現象，立即組織處理。

3.3? ? 載流量低

絕緣導線的絕緣層限制了導體的散熱，載流能力不及等效尺寸的裸導線，在導線選型設計時要高度注意。

4? ? 結語

在熱帶雨林地區(qū)，油田生產企業(yè)對供電可靠性要求日益提高。高壓架空絕緣導線具有絕緣防護好、使用壽命長、后期維護量少、所需安全空間小等優(yōu)勢，取代架空裸導線成為大勢所趨。同時，其經濟性又優(yōu)于高壓埋地電纜，且在發(fā)生斷線故障時，較高壓埋地電纜易發(fā)現和處理，更有利于電力系統(tǒng)的故障恢復。

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收稿日期：2019-12-03

作者簡介：馮明輝（1972—），男，湖北武漢人，電氣工程師，研究方向：工業(yè)電氣自動化。