合肥供電建設_一起35kV高壓電力電纜安裝缺陷的分析和(hé)處理

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合肥供電建設_一起35kV高壓電力電纜安裝缺陷的分析和(hé)處理

發布時間：2023-4-4 來源：巨力電力浏覽次數：

通(tōng)過對一起35kV高壓電纜安裝缺陷的分析和(hé)處理,用矢量法分析讨論了電纜線路(lù)敷設、安裝過程中(zhōng)護套采用完整的交叉互聯換位接地方式下(xià),電纜金屬護套中(zhōng)的感應電勢和(hé)環流幅值變化,提出并實施科學的同軸電纜接線方式,快捷有效地降低感應電勢和(hé)環流幅值,排除了運行故障。

福建煉油乙烯項目廠區至新油庫供電線路(lù)改造工程中(zhōng)，從福聯乙烯項目220kV中(zhōng)心變電站(zhàn)35kV開關(guān)櫃引兩條35KV高壓電纜到新油庫配電中(zhōng)心。電纜編号為MSSGH02-29SGH01-01和(hé)MSSGH02-29SGH01-02。電纜每回路(lù)長6430m（電纜段長分别為1200、1200、1200、980、1080、990m）、中(zhōng)間絕緣接頭4組，金屬護套采用交叉互聯接地，即電纜兩側終端及中(zhōng)間頭金屬護套通(tōng)過直接接地小箱直接接地、絕緣接頭處護套三相之間用同軸電纜經交叉互聯箱（内有一組保護器(qì)）進行換位連接。即電纜線路(lù)敷設、安裝過程中(zhōng)護套采用完整的交叉互聯換位接地方式。見圖1。

圖1 護套交叉互聯的電纜線路(lù)示意圖

在安裝調試後投入試運行一段時間後，發現MSSGH02-29SGH01-01電纜送電端及中(zhōng)間接地處接地線發熱嚴重。首先對這回路(lù)電纜金屬護套環流進行測試，測試時該電纜載流量為44A。兩端的接地線接地，電纜金屬護套環流三相電流實測見表1。斷開兩端的接地線，電纜末端金屬護套的感應電壓三相均為60V。表明電纜的交叉互聯接地系統存在嚴重的缺陷。

表1 交叉互聯換位處理前的護套内感應環流試驗實測值（電纜始點位置A、B、C三相）

查找和(hé)分析所測出的缺陷

初步判定，回路(lù)電纜金屬護套産生環流，是由于交叉互聯箱内接地線換位有誤，導緻電纜末端金屬護套對地開路(lù)電壓很高（電纜交叉互聯單元末端金屬護套感應電動(dòng)勢接近零），而電纜兩側終端直接接地，接地系統形成了很大的環流。

1 、交叉互聯原理

将每大段電纜分為長度相等的三小段每段之間裝絕緣接頭，接頭處護層三相之間用同軸電纜引線經交叉互聯箱及保護器(qì)進行換位連接。使各大段電纜上的感應電壓幅值相等，相位相差120度。總感應電壓的向量和(hé)為零，不可(kě)能産生環形電流或者說環流很小，感應電壓最高值小于50V。

交叉互聯的作用：

通(tōng)過交叉互聯箱換位 —— 限制護層感應電壓小于50V

兩端直接接地 —— 環流很小

不受電纜線路(lù)長度限制 —— 可(kě)裝多個(gè)絕緣接頭滿足要求

裝設護層保護器(qì) —— 有效限制雷電及操作過電壓

正常情況下(xià)，電纜金屬護套的換位為（以A相為例）：Ⅰ段A相（A1）通(tōng)過同軸電纜到1号交叉互聯箱換位至Ⅱ段C相（C2）、通(tōng)過同軸電纜到2号互聯箱換位至B相（B3），即A1－C2－B3換位法，參見圖1。通(tōng)過兩個(gè)交叉互聯箱,兩次互換,實現感應電壓疊加後向量為零,起到限制感應電壓的作用。護套内感應電壓合矢量見圖2。

圖2 護套内感應電壓合矢量圖

2、故障分析

經過技術(shù)人員對MSSGH02-29SGH01-01電纜金屬護套交叉互聯接地系統的施工現場詳細核對，發現中(zhōng)間接頭交叉互聯換位的制作過程中(zhōng),雖各相交叉互聯換位接線無錯誤,但工程技術(shù)人員未重視和(hé)核實确# 1 、#2 絕緣接頭的送電端和(hé)受電端必須統一的約定,即# 1 、#2 絕緣接頭同軸電纜的外導體必須從統一約定接送電端，同軸電纜的内導體必須從統一約定接受電端。#2 絕緣接頭同軸電纜錯誤接法如(rú)圖3所示，造成護套内的感應電流方向與設計方案相反,緻護套交叉互聯換位失敗,導緻護套内環流增大。

圖3 　送、受電端接點錯誤示意圖

中(zhōng)間接頭交叉互聯錯誤換位後的電流流向如(rú)下(xià)（以A 相為例）：即A 相護套中(zhōng)的感應電流經A 相護套至#1 絕緣接頭的同軸電纜外導體和(hé)接頭換位箱,再經過C 相#1 絕緣接頭的同軸電纜内導體至C 相第2 段電纜護套,經B 相# 2 絕緣接頭的同軸電纜内導體和(hé)接頭換位箱經過A 相# 2 絕緣接頭的同軸電纜外導體至A 相第3 段電纜的護套最後入地。A、B、C三相電流流向如(rú)圖4所示。

圖4 A、B、C三相電流流向如(rú)圖

由于# 1 、# 2 中(zhōng)間接頭同軸電纜内外導體沒有和(hé)送、受電端接點統一約定, 安裝的35kV電纜交叉互聯未達到護套換位目的。

錯誤換位方式的合電壓矢量圖如(rú)圖5 。因中(zhōng)支線電纜金屬護套采用圖3所示錯誤的換位方式，理論分析指出電纜末端金屬護套的感應電壓将為單段金屬護套感應電壓的1.732倍。

圖5 錯誤換位方式的合電壓矢量圖（以A相為例）

缺陷的危害

35kV電纜這種因金屬護套換位錯誤造成接地系統過大環流的缺陷主要有三大危害。

（1）消耗了大量的電能。MSSGH02-29SGH01-01電纜每回路(lù)主供一隻50000kVA的主變，若電纜的年平均載流量為150A，可(kě)以估算出電纜平均環流I≥50A，接地系統的回路(lù)電阻（包括金屬護套電阻和(hé)接地電阻）取R＝0．25Ω，那麼每年每回路(lù)電纜接地系統消耗的電能為：P＝3I2RT＝16.425kW·h

可(kě)見電纜金屬護套因換位錯誤造成的線損是非常驚人的。

（2）降低了電纜的設計載流量。由于金屬護套通(tōng)過大電流而發熱，導緻電纜散熱困難，發熱将會加速電纜主絕緣老化，并且電纜的最大載流量較多隻能達到設計值的2／3，極大地浪費了資(zī)源。

（3）降低了供電可(kě)靠率。若電纜接頭同軸電纜與金屬護套焊接處存在虛焊，而金屬護套又通(tōng)過大電流而容易損壞造成。

正确交叉互聯換位及解決方案

針對圖1 接線錯誤,本文(wén)經過矢量法分析和(hé)計算後提出改造接點錯誤的兩種方案:

直接将# 1或# 2接頭同軸電纜内外導體和(hé)送、受電端接點相調換,按圖1接線方式;

将# 1 或# 2 接頭換位箱中(zhōng)任一個(gè)連闆按圖7的方法連接,護套中(zhōng)的感應電流流向則變為圖7所示流向從A1-C2- B3入地。

鑒于電纜中(zhōng)間接頭已制作完成、同軸電纜内、外導體的接法不可(kě)更改的現狀,唯一可(kě)改變的是交叉互聯換位接地箱中(zhōng)的銅接闆。福建煉油乙烯項目部采用用方案②處理。因此,将# 1 或# 2 中(zhōng)間交叉互聯換位接地箱中(zhōng)的任一個(gè)連闆按圖7 接線方式改造,護層中(zhōng)的感應電流流向即可(kě)變為流向從A1-C2–B3入地。

圖6 改造前接地箱的銅接闆連接方式

圖7 改造後接地箱的銅接闆連接方式

經測試，斷開兩端的接地線，電纜末端金屬護套的感應電壓為2V（測試時該電纜載流量為44A）。護套中(zhōng)環流試驗結果見表2 。真正達到圖2 理想狀況的可(kě)能性很小,因3 相單芯電纜長度每段電纜長度不可(kě)能絕對相等。故還會有不平衡感應電壓，形成電流流過護套。改造後電纜線路(lù)的金屬護套完全達到交叉換位目的。