聯(lián)絡(luò)電纜N線電流高造成發(fā)熱事故的原因分析

孫書會，耿慶魯，戚龍軍（德州實華化工有限公司，山東德州253007）

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聯(lián)絡(luò)電纜N線電流高造成發(fā)熱事故的原因分析

孫書會，耿慶魯，戚龍軍
（德州實華化工有限公司，山東德州253007）

摘要：介紹了對于單芯電纜的施工要求及相關(guān)標準，并通過典型案例分析探討了危害。

關(guān)鍵詞：電纜敷設(shè)方式；感應(yīng)電壓；單芯電纜；規(guī)范施工

1　概述

德州實華化工有限公司擁有30萬t/a離子膜燒堿和20萬t/a PVC的規(guī)模。熱電車間的自備電廠有2臺機組，裝機容量均為25 MW，1#、2#發(fā)電機廠用電380 V配電室2個，10 kV配電室1個，35 kV配電室1個，發(fā)電機發(fā)的電經(jīng)過升壓變后，由35 kV配電室輸出送到化工區(qū)使用。因380 V配電室為雙變壓器單母線分段連接，并且距離較遠，所以聯(lián)絡(luò)母線采用了3根VLV-3×185+1×95低壓電纜連接，見圖1。

2　事故現(xiàn)象

電氣人員在一次正常巡檢過程中發(fā)現(xiàn)2臺廠變之間聯(lián)絡(luò)電纜（三相四線制3×185+1×95共3根）N（零）線過熱。用紅外線測溫儀測得零線電纜接頭溫度為422℃，附近電纜外皮已有硬化發(fā)黑現(xiàn)象。用卡流表分別測得3根電纜的N線電流，I（AN）=435 A、I（BN）=433 A、I（CN）=434 A。如果3根N線電流直接相加，電流值達到1 302 A。此時，測得相電流分別為I（A）=667 A、I（B）=665 A、I（C）=662 A。用萬用表測得相電壓分別為U（A）=230 V、U（B）=230 V、U（C）=230 V。線電壓為U（AB）=398 V、U（BC）=398 V、U （AC）=398 V。

圖1　380 V配電室電纜連接示意圖

3　事故原因分析

在三相電壓輸入平衡，三相電流有效值也幾乎相等情況下，零線電流大于相電流2倍左右。排除測量方法不當、測量儀表誤差等外界因素后，N線電流如此之高肯定有其他原因。

（1）如果負載回路出現(xiàn)單相對地虛接情況，有一定阻抗但又未完全擊穿造成過大電流或三相負載嚴重不平衡導(dǎo)致零線電流過高，均應(yīng)表現(xiàn)為某相電流不平衡。

（2）是否諧波引起零線電流過高。尤其3次諧波能夠給系統(tǒng)帶來較嚴重危害，零線電流較高造成過載甚至電纜短路著火、設(shè)備功率損耗增加、縮短設(shè)備壽命、接地保護功能誤動作；但公司無單項整流設(shè)備、變頻器使用也較少（只有16臺7.5kW變頻器）不可能產(chǎn)生大量諧波，可以排除因諧波引起零線電流較高。

（3）針對聯(lián)絡(luò)線回路進行檢查，考慮分析可能是感應(yīng)環(huán)流引起零線電流過高。

在隨后的仔細檢查中發(fā)現(xiàn)有以下問題。

（1）3根電纜每根的黃綠紅三相壓接在一起為一相，分別接入2段母線ABC三相母排，每根電纜的N線引出，接入2段母線段的N排，見圖2。

圖2　電纜連接示意圖

（2）生產(chǎn)運行中的3#電除塵負載電流波動較大，達到200 A左右。通過測量發(fā)現(xiàn)三相電流平衡、相電壓平衡，可以排除三相負載不平衡原因造成N線電流過高。

（3）檢測1#、2#變壓器N線電流值均較低，約為IN=12 A左右，與N線測得400 A以上電流不符。并且發(fā)現(xiàn)較高電流只在每根電纜N排區(qū)間內(nèi)測得，見圖3。進一步檢測1#變壓器側(cè)N排（三根零線接點）左側(cè)電流為12 A、右側(cè)為3 A，兩根零線之間零排分別為435 A、434 A。檢測2#變壓器側(cè)N排情況與1#變壓器側(cè)一樣，檢測2臺變壓器零線分別為12 A、12 A。

圖3　變壓器N線電流示意圖

（4）通過上述現(xiàn)象可以確定該聯(lián)絡(luò)線電纜內(nèi)部出現(xiàn)了環(huán)流。環(huán)流的產(chǎn)生通過上述現(xiàn)象分析得出是聯(lián)絡(luò)線安裝接線方式不正確。

（5）分析原因是因為2臺廠變之間380 V聯(lián)絡(luò)電纜采用了三相四線3×185+1×95低壓電纜共3根，正確接線應(yīng)該是每根電纜兩端的A、B、C、N相分別連接1#、2#變壓器聯(lián)絡(luò)開關(guān)后的A、B、C、N相，相電流即使在N線內(nèi)感應(yīng)出電流，由于A、B、C相三相相位互差120°，實際感應(yīng)電流值接近為0。

（6）實際情況是安裝人員為了施工接線方便，每一根電纜作為一相，3根零線分別接在了零排上。由于這種接線方式三相電纜作為單相電纜使用，非品字形排列，會在空間中感應(yīng)出較強交變磁場，使每根電纜的零線感應(yīng)出一定電壓，每根電纜的線芯與零線的關(guān)系，可看作一個變壓器的初次級繞組。每根N線等效為二次側(cè)ABC且短接，感應(yīng)電流大小相等，在相位上互成120°形成環(huán)流。又由于零線線芯電阻很低，所以該環(huán)流電流很高，但因為其在相位上互成120°，所以在N排連接處相互抵消為0，影響不到相電壓及電流。

4　事故處理過程

通過以上的事故分析，了解了事故形成的原因，制定了事故處理的措施。為了保證生產(chǎn)的正常運行，決定進行不停車處理，首先，從聯(lián)絡(luò)線兩N排之間新增零線1根，然后，諸根斷開A、B、C三相電纜內(nèi)的零線。

事故處理過程中，當增加1根零線后，測得電流為20 A，A、B、C三相電纜內(nèi)的零線電流略有下降，分別為418 A、420 A、419 A。用剪線鉗剪斷A相零線測得B、C相電流分別為320 A、322 A；新增零線電流為80 A。用剪線鉗剪斷B相零線測得C相電流230 A；新增零線為160 A；變壓器零線80 A。用剪線鉗剪斷C相零線測得新增零線為2 A，變壓器零線7 A。至此，聯(lián)絡(luò)線電纜N線電流高故障排除。

5　事故教訓(xùn)與經(jīng)驗

事故處理后，測量三相N線線間電壓Un均為6 V左右。估算其視在功率約為每相N線S=UI=6× 430=2 580 VA，容量較小，對相線幾無影響。但W=I· RT計其發(fā)熱情況則不能忽略，已遠遠超過95 mm3電纜的承載電流能力。如不及時處理，將會因為電纜絕緣損壞引起短路，造成大的停電事故。

通過以上事故分析可發(fā)現(xiàn)，單芯電纜（或三芯電纜作為單芯使用）時，應(yīng)嚴格按照規(guī)范執(zhí)行，否則極易造生嚴重后果，尤其是在高壓系統(tǒng)中，出現(xiàn)問題會造成大面積停電事故；其次在施工中選用技能高責任心強的人員作業(yè)，施工完畢進行檢查確認，通過管理措施把問題遏止在萌芽狀態(tài)。

Cause analysis of heat accident caused by the high current of N wire

SUN Shu-hui，GENG Qing-lu，QI Long-jun
（Dezhou Shihua Chemical Co.，Ltd.，Dezhou 253007，Chian）

Abstract：This article introduced the construction of single core cable and the relevant standards，and through the company's typical case to analyze its harm，should be paid attention to.

Key words：cable laying method；induction voltage；single-core cable；standard construction

中圖分類號：TM922.3

文獻標識碼：B

文章編號：1009-1785（2016）03-0045-02

收稿日期：2015-08-11