110kV海底交聯電纜環流問題分析與處理

余陽澄

（廣東電網有限責任公司汕頭供電局，廣東汕頭，515000）

110kV海底交聯電纜環流問題分析與處理

余陽澄

（廣東電網有限責任公司汕頭供電局，廣東汕頭，515000）

由于海底電纜獨有的結構特性和復雜的敷設環境，其金屬護套和鎧裝環流問題一直是研究的重點。本文結合實際運行的110kV海底電纜環流故障案例，深入分析其產生的原因，并且根據實際地理環境等因素，研究出一套降低海底電纜環流的改造方案。

海底交聯電纜；電纜環流；故障分析；改造處理

1 海纜概況

110kV灣金線為混合線路，其中過海電纜段從澄海萊蕪終端至南澳長山尾終端，全長9.168km，電纜型號為SCCF-YJQ41 64/110 1×1000+24B1+4B2，電纜截面為1000mm2，該線路于2009年12月投產。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線組成。

海纜的金屬護套和不銹鋼絲鎧裝在兩側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，海底電纜的結構圖和結構參數表分別如圖1、表1所示。

圖1 光電復合海底電纜結構圖

表1 光電復合海底電纜結構參數表

3 絕緣 XLPE絕緣料 16 0 72.9±0.5 4 絕緣屏蔽 半導電屏蔽料 1 2 75.3 5 阻水緩沖層 半導電阻水帶 1 0 77.3±1.0 6 金屬套 合金鉛 3.0 83.3 7 內護套 半導電PE護套料 4 5 92.3±1.0 8 光纜保護填充層 PE填充條 6 0 104.3±1.0 9 光纜保護墊層 緩沖帶 1 0 106.3±1.0 10 鎧裝層 無磁不銹鋼絲 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 測溫多模光纜 測溫多模光纜單元×1根 直徑φ5.5 14 光纜保護合金絲 硬鋁合金絲×3根直徑φ6.0

2 海纜故障情況分析

110kV灣金線自投運以來，環流一直偏大，最大相環流值約為實際運行電流值的40%，已大大超過標準的10%。曾多次與電纜廠家聯系，廠家均回復為正常現象不影響安全運行。2012年11月26日，電纜發生C相主絕緣擊穿故障，擊穿點位于萊蕪側電纜終端塔鋼絲鎧裝接地抱箍處。現場勘查分析后初步認為，本次故障是由于電纜外鋼絲鎧裝接地抱箍接觸不良，電纜環流放電引起絕緣破壞導致電纜主絕緣擊穿。

經搶修，線路重新投運后，我們加強對電纜進行監測和開展故障分析。在對電纜終端進行紅外測溫時發現，萊蕪側終端塔C相電纜本體離地約1.5米處有一發熱點，溫度為50.4℃，如圖2所示。

圖2 紅外測溫發熱點

經專家分析后認為電纜環流大、鎧裝抱箍接觸不良是主因，建議采取加裝電抗器進行環流抑制，并對電纜外鋼絲鎧裝抱箍進行改造，加大接觸面積，減少接觸電阻。我們在專家建議下聯系電纜廠家，請求協助提出電纜環流抑制方案，經聯系后，廠方專家認為在電纜兩端加裝電抗器后會使護套和鎧裝感應電壓升高，影響安全運行，故不予考慮。

經討論分析確認，電纜環流較大是主因，與兩側電纜終端外護套和鎧裝直接接地有關，建議對過海電纜兩側終端場中的接地方式進行更改，由原來的直接接地改為保護接地，由此消除系統的環流；萊蕪側終端離海邊約400米，因此建議在離海邊沙包約10米處對三根海纜的不銹鋼絲和鉛套進行直接接地連接；南澳側由于登陸端海纜較短，暫不考慮重新接地。

3 處理方案

按當時國內海纜的技術水平和制造條件，整根海纜非金屬護套采用半導電聚乙烯護套，鎧裝采用不銹鋼絲鎧裝。海纜的金屬護套和不銹鋼絲鎧裝在海纜終端處直接接地，海纜的非金屬護套采用半導電聚乙烯護套，加上保護層、外被層的滲水性，從理論上在海中的海纜金屬護套通過半導電聚乙烯護套、不銹鋼絲鎧裝與海水接地。但是登陸段金屬護套和不銹鋼絲鎧裝層則存在一定的電勢差，同時由于澄海段受規劃和地形條件限制，海纜登陸點距離海灘較遠，造成系統環流偏大。

基于以上分析，我們對110kV灣金線電纜段進行了如下改造：

（1）系統兩側終端場中的接地方式進行更改，將萊蕪側終端塔處（圖3中的A點）和長山尾側終端塔處（圖3中的B點）的接地方式由原來的直接接地，改為保護接地，每相自身的鉛套和鋼絲短接后接入保護接地箱，如此可減少系統的環流，提高線路的載流量。

（2）萊蕪側終端離海邊約400米，南澳側終端離海邊約100米，為保證線路運行安全，減少A、B點處的感應電壓，因此在萊蕪側離海邊沙包約10米處（圖3中C點）和南澳側海纜棧橋處(圖中D點)對三根海纜的不銹鋼絲和鉛套進行直接接地連接，接地點的接地電阻符合相關規范。

（3）由于原工程海纜的聚乙烯護套采用半導電材料，為消除A點至C點段及B點至D點段電纜的接地電流，將萊蕪側沙灘段海纜進行外部絕緣處理。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時間較長，材質較硬，且整體較厚，但該材料耐磨，熱熔膠粘接力強，防水、絕緣效果較好，使用壽命相對較長。

圖4 萊蕪側沙灘段海纜外絕緣施工圖

經過改造，110kV灣金線至今運行穩定，沒有出現環流過大等發熱現象。

4 結論

在海底電纜運行中，海纜兩端鉛包、鎧裝互聯接地，之間的大地等效電阻（包括鐵塔的接地電阻）會抑制鉛包鎧裝的環流，同時

圖3 海底電纜整體總體改造示意圖

降低海纜的總損耗。海纜環流隨著環境溫度和敷設環境變化而變化，登陸段土壤中長距離敷設是影響海纜環流的關鍵技術點。本文方案是針對已經投運的海底電纜，在實際海底電纜中，如遇到復雜地形需長距離登錄敷設的，也可采用海底電纜加一小段陸纜進行敷設，以最大限度降低電纜環流，保證海底電纜安全穩定運行。

[1]馬國棟.電線電纜載流量[M].北京:中國電力出版社,2003.

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

[3]江日洪.交聯聚乙烯電力電纜線路[M].北京:中國電力出版社,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