一起110 kV 電纜終端特殊部位發(fā)熱的分析處理

王雨陽(yáng)，王永強(qiáng)，王 浩

(南京供電公司，江蘇南京 210013)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市美化建設(shè)的需要，越來(lái)越多的高壓電纜應(yīng)用到輸電線路中，架空線-電纜混聯(lián)線路[1]的規(guī)模逐年增大，南京城區(qū)110 kV 電纜化率已達(dá)40%以上。隨著電纜設(shè)備規(guī)模的不斷加大，電纜設(shè)備的故障率也在逐年攀升，導(dǎo)致電纜設(shè)備故障的原因主要有產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量問(wèn)題、安裝工藝不良、外力破壞等。文中主要介紹南京供電公司2013年紅外測(cè)溫中發(fā)現(xiàn)的一起110 kV 電纜終端構(gòu)架撐桿螺栓部位發(fā)熱缺陷，通過(guò)對(duì)發(fā)熱部位的檢查、分析，最終確認(rèn)缺陷產(chǎn)生的原因，并提出了具體的處理措施。

1 設(shè)備概況

110 kV 莫虎2 號(hào)線為架空線-電纜混聯(lián)線路，線路全長(zhǎng)4.567 km，架空線長(zhǎng)1.727 km，電纜長(zhǎng)2.84 km，電纜共分兩段，如表1 所示。莫愁變至1 號(hào)塔段電纜工程分2 次施工，一次是2002年9 月投運(yùn)，另一次是220 kV 莫愁變電站改造，將原莫愁變電纜延伸至新莫愁變110 kV GIS 室，新老電纜通過(guò)一組絕緣中間接頭對(duì)接，于2011年5 月投運(yùn)。

表1 110 kV 莫虎2 號(hào)線電纜設(shè)備明細(xì)

2 發(fā)熱情況

2013年1 月10 日20:50，紅外測(cè)溫發(fā)現(xiàn)110 kV莫虎2 號(hào)線1 號(hào)塔電纜終端B、C 相構(gòu)架撐桿螺栓發(fā)熱。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得A、B、C 相構(gòu)架撐桿螺栓溫度分別為2.5℃，25.74℃，32.02℃，A、C 相溫差為29.52℃，相對(duì)溫差達(dá)92.2%。參照規(guī)范要求，熱點(diǎn)溫度＞90℃或相對(duì)溫差≥80%，為嚴(yán)重缺陷[2]。連續(xù)多天跟蹤監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，發(fā)熱部位溫度始終維持在這一水平。

3 原因分析

電纜構(gòu)架屬于電流致熱型設(shè)備[3]，發(fā)熱是由于有電流做功，分析該段電纜金屬護(hù)層接地方式，判斷該部位產(chǎn)生電流有3 種可能：（1）莫愁變GIS 終端側(cè)電壓護(hù)層保護(hù)器[4]發(fā)生擊穿，導(dǎo)致電纜護(hù)層中的感應(yīng)電流形成閉合回路；（2）中間接頭處存在接地點(diǎn)，感應(yīng)電流在中間接頭至1 號(hào)塔段通過(guò)回流線形成環(huán)流；（3）中間接頭至1 號(hào)塔段電纜金屬護(hù)套已經(jīng)損壞，存在接地點(diǎn)。

（1）調(diào)度OPEN-3000 系統(tǒng)顯示，1 月10-18 日110 kV 莫虎2 號(hào)線最高荷載為137.88 A，遠(yuǎn)小于正常載流能力725 A。線路運(yùn)行狀態(tài)良好，未發(fā)生任何過(guò)載及過(guò)電壓情況。檢查莫愁變GIS 終端側(cè)電壓護(hù)層保護(hù)器，鉗形電流表測(cè)得保護(hù)器進(jìn)線同軸電纜內(nèi)部三相電流均為零，可以確定保護(hù)器工作狀態(tài)良好，未發(fā)生擊穿，排除因電壓護(hù)層保護(hù)器發(fā)生擊穿產(chǎn)生環(huán)流的可能。

（2）檢查發(fā)現(xiàn)，1 號(hào)塔電纜終端B、C 相構(gòu)架撐桿螺栓銹蝕嚴(yán)重，測(cè)得構(gòu)架A、B、C 三相接地電阻分別為18.5 Ω，0.7 Ω，0.6 Ω。在無(wú)特殊要求下，110 kV 電纜終端接地電阻應(yīng)不大于1.0 Ω，故A 相接地不合格。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，A 相接地扁鐵與地下接地網(wǎng)連接明顯松動(dòng)、不牢固。鉗形電流表測(cè)得尾管接地線內(nèi)部A、B、C三相電流分別為149.2 A，154.4 A，156.7 A?？梢耘卸娎|護(hù)套中的感應(yīng)電流已形成了環(huán)流。運(yùn)行中電纜金屬護(hù)套長(zhǎng)期存在環(huán)流，導(dǎo)致電纜發(fā)熱，不僅降低了線路的載流量，還會(huì)加速電纜絕緣老化，縮短電纜使用壽命。

（3）測(cè)得中間接頭處接地箱外殼接地線電流為90 A，說(shuō)明此處有接地點(diǎn)，打開(kāi)接地箱后發(fā)現(xiàn)接地箱內(nèi)A、B、C 三相同軸電纜各自與鋁排相接，并通過(guò)橫向鋁排短接后經(jīng)接地端子接地，如圖1 所示。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)接地箱安裝情況，110 kV 莫虎2 號(hào)線莫愁變至1 號(hào)塔段電纜金屬護(hù)層接地方式如圖2 所示。電纜金屬護(hù)層中的感應(yīng)電壓產(chǎn)生感應(yīng)電流，在鋁排互聯(lián)后接地，感應(yīng)電流通過(guò)回流線形成回路，產(chǎn)生了環(huán)流。

圖1 中間接頭接地箱內(nèi)鋁排連接情況

圖2 莫虎2 號(hào)線電纜金屬護(hù)層接地方式

如圖3 所示，在A 相接地不良的情況下，A 相尾管接地線中的電流無(wú)法接地釋放，沿站柱上行，向B、C 相接地處流動(dòng)，通過(guò)槽鋼時(shí)，由于B、C 相構(gòu)架撐桿螺栓氧化銹蝕，電阻較大，從而產(chǎn)生明顯的發(fā)熱現(xiàn)象。

圖3 1 號(hào)塔電纜終端架構(gòu)簡(jiǎn)圖

4 整改措施

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)存在的問(wèn)題，在保證供電可靠性的前提下，采取了以下針對(duì)性的措施：

（1）對(duì)電纜構(gòu)架及接地扁鐵進(jìn)行防銹、防腐處理，更換全部撐桿螺栓，涂刷防銹漆。

（2）在電纜站柱底部橫向加裝一根扁鐵，分別將A、B、C 三相緊密連接在一起后與終端接地網(wǎng)緊密連接，以改善A 相接地，如圖4 所示。

（3）立即向調(diào)度申請(qǐng)線路停電處理，將原有的連接鋁排拆除，按照設(shè)計(jì)要求重新安裝，并用環(huán)氧泥將保護(hù)箱密封，防止水汽進(jìn)入，如圖5 所示。

處理后再次對(duì)終端構(gòu)架螺栓進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，并檢查三相接地線內(nèi)部電流，檢測(cè)結(jié)果顯示，通過(guò)改善接地和重新搭接鋁排，回流線內(nèi)部的環(huán)流消失、螺栓節(jié)點(diǎn)處的溫度下降到正常區(qū)間。

圖4 處理后的1 號(hào)塔電纜終端接地系統(tǒng)

圖5 鋁排改接后的接地箱內(nèi)部

5 結(jié)束語(yǔ)

線路的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行工作是一項(xiàng)復(fù)雜、系統(tǒng)的工程，任一環(huán)節(jié)產(chǎn)生問(wèn)題，都將對(duì)線路的安全運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。為保證電纜設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，今后要進(jìn)一步做好以下幾方面工作：（1）監(jiān)理、施工單位應(yīng)該加強(qiáng)安裝現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督、管控，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行安裝施工，杜絕安裝質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生。（2）設(shè)備運(yùn)行管理單位在驗(yàn)收時(shí)，應(yīng)該按照相關(guān)驗(yàn)收規(guī)程、規(guī)范，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，確保設(shè)備零缺陷投運(yùn)。（3）繼續(xù)加大紅外測(cè)溫、在線監(jiān)測(cè)等技術(shù)手段在運(yùn)行工作中的應(yīng)用，確保缺陷盡早發(fā)現(xiàn)、盡快消除，不斷提高設(shè)備的健康運(yùn)行水平。

[1]鄭肇驥，王焜明.高壓電纜線路[M].北京：水利電力出版社，1983：202-214.

[2]DL/T664—2008 帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范[S].北京：中國(guó)電力出版社，2008.

[3]陳永輝，蔡 葵，劉永軍，等.供電設(shè)備紅外診斷技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2006：19-21.

[4]王 偉，等編著.交聯(lián)聚乙烯（XLPE）絕緣電力電纜技術(shù)基礎(chǔ)[M].第3版.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2011：3862-392.