單芯10kV主電纜的敷設(shè)方式的改造

史國棟，朱 琦

(1.濟寧陽光化學(xué)有限公司,山東 濟寧 272100;2.濟寧孔子文化旅游集團有限公司,山東 濟寧 272100)

1 現(xiàn)狀及故障維修

1.1 電力電纜現(xiàn)狀

濟寧陽光化學(xué)有限公司電源引至園區(qū)110kV王石變電所10kV陽光線，電纜型號：FS-YJV62-1×500，線路所帶固定容量8750kVA，目前最大運行電流約330A。采用單芯1×500電纜由王石變敷設(shè)至陽光配電室，單根敷設(shè)長度約2100m，王石變電所014開關(guān)柜處單端接地，另一端不接地。

1.2 故障簡述

(1) 2018年3月8日陽光線發(fā)現(xiàn)電纜受損點2處，一處位于王石變電所電纜室內(nèi)，一處位于園區(qū)大橋下電纜井內(nèi)。經(jīng)過分析電纜受傷原因，發(fā)現(xiàn)鋼鎧層出現(xiàn)大的環(huán)流電流是導(dǎo)致電纜發(fā)熱受損的主要原因。

(2 )2019年7月15日維修電纜發(fā)熱點3處，一處位于王石變電所10kv陽光線014開關(guān)柜出線2米處，另外兩處位于園區(qū)大橋下，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)還是由于電纜銅屏蔽層發(fā)熱所致。

總結(jié)上述故障原因，主要原因為電纜金屬護套感應(yīng)電壓過大，電纜外皮損傷導(dǎo)致多點接地，從而電纜金屬護套產(chǎn)生大的電流環(huán)流發(fā)熱所致。

2 電纜金屬護套的感應(yīng)電壓計算

現(xiàn)在所使用的主電纜采用平行排列的方式敷設(shè)于電纜橋架和電纜溝中。其中架空部分約350米，地下部分約1750米。由電磁感應(yīng)原理可知，電纜金屬護套中存在一定的感應(yīng)電動勢。根據(jù)GB50217-2018要求：非直接接地一端金屬護套中的感應(yīng)電壓不超過50V，如加設(shè)防止觸電措施者可提高至100V以下。

平行排列敷設(shè)的單芯電纜金屬護套感應(yīng)電壓計算公式：

(1)

2001年1月，江澤民在全國宣傳部長會議上的講話中提出：“法治屬于政治建設(shè)，屬于政治文明”［1］135，第一次明確使用政治文明這一概念。之后，2002年5月31日，江澤民在中央黨校省部級干部進修班畢業(yè)典禮的講話中，明確指出：“發(fā)展社會主義民主政治，建設(shè)社會主義政治文明，是社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的重要目標?！保?］2416把政治文明與物質(zhì)文明、精神文明并列為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的重要目標。黨的十六大進一步明確指出：“發(fā)展社會主義民主政治，建設(shè)社會主義政治文明，是全面建設(shè)小康社會的重要目標?！辈φ挝拿鞯膶崿F(xiàn)途徑和根本要求做了深入的闡述，把政治文明作為社會主義政治建設(shè)的發(fā)展目標和價值取向。

(2)

其中，EA，EB，EC是電纜中每千米的感應(yīng)電動勢；

式(1)，(2)中，a=4πfln2×10-4，Ω/km

Y1=Xm+a,S-電纜中心距；rm-護套平均半徑；

f-工頻；

(3)

對于一端直接接地，另一端感應(yīng)電動勢應(yīng)滿足不等式L的長度；經(jīng)式(3)計算如表1。

表1 電流在330安時每千米的感應(yīng)電動勢值

根據(jù)表1，可以看出平行排列時，兩邊的感應(yīng)電動勢最大，選取兩邊的電纜感應(yīng)電動勢為標準，已知現(xiàn)有電纜長度為2100米，取E=51.8×2.1=108.78V，遠遠大于國家標準值50V。因此現(xiàn)有電纜敷設(shè)距離及接地方式不能滿足規(guī)范要求。

3 現(xiàn)有接地方式及選擇

(1)為了避免感應(yīng)過電壓造成危害，必須選用有效的電纜保護接地措施。根據(jù)現(xiàn)有的接地方式而言，感應(yīng)電壓會隨著輻射距離的增長而越來越大，不接地端產(chǎn)生的工頻感應(yīng)電壓及在短路與雷電波或內(nèi)部過電壓流入高壓電纜在金屬護套上產(chǎn)生很高的沖擊電壓，過電壓很可能會損傷主電纜絕緣，造成電纜護層的多點接地；大幅減小電纜的使用壽命。因此選擇采用一端直接接地，另外一端經(jīng)電纜護層保護器接地。

(2)增加電纜護層保護箱，就是給不接地端作高阻接地，形成一端接地，一端高阻接地，能減小過電壓和兩端直接接地的大環(huán)流。其中起主要作用的為電纜護層保護器，正常工作條件下，呈現(xiàn)較高的電阻，此時流經(jīng)護層保護器的電流很小，不會影響電纜護層的運行方式，當(dāng)過電壓侵入時，不接地端的護套處會出現(xiàn)較高的沖擊過電壓，這時護層保護器呈現(xiàn)較小的電阻，使過電壓能量較容易地經(jīng)保護器流入大地，而保護器自身不會被損壞，過后不接地端又恢復(fù)呈現(xiàn)高阻狀態(tài)。

4 電纜改造措施

改造后電纜接地方式(一端接地，一端保護器)見圖1。

圖1 改造后電纜接地方式(一端接地，一端保護器)

4.1 減小電纜敷設(shè)長度

截取3個施工點把2100米單芯電纜分為四段，長度分別為500米,500米,480米，620米。根據(jù)表1取值計算最大長度感應(yīng)電動勢為32.116V,小于國家標準值50V；符合要求。

4.2 選取施工地點

施工點選取以施工方便、地勢高為原則，選取固有的3個電纜檢修井作為電纜施工點，電纜施工點均位于電纜敷設(shè)管廊旁，制作電纜分支箱三臺。

4.3 制作電纜分支箱

(1)電纜分支箱采用歐式結(jié)構(gòu)，為兩進兩出，其中一路為后介入歐式避雷器。電纜分支箱電氣圖見圖2。

圖2 電纜分支箱電氣圖

(2)電纜分支箱外殼材料采用不銹鋼板，外殼的防護等級不低于IP44。外殼具有足夠的機械強度，在起吊、運輸和安裝時不應(yīng)變形或損傷。外殼具有防火、防塵、防水、防潮、耐腐蝕、防鹽霧、抗污染等特點，適合各種惡劣的環(huán)境。箱體的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足戶外全天候運行條件。

4.4 電纜護層保護箱安裝

電纜護層保護箱安裝于電纜分支箱內(nèi)，內(nèi)含有電纜護層保護器、連接銅排、銅端子等，用于電纜護層的保護接地。主保護器采用ZnO壓敏電阻電纜護層保護器，密封結(jié)構(gòu)采用硅橡膠密封，達到較高的密封防水要求。全部采用鑄鋁或不銹鋼外殼，導(dǎo)體連接件采用鍍錫銅排，并采用螺栓壓接，安裝簡單，便于預(yù)防性試驗時電纜金屬護套與保護器間脫開。單芯電纜護層結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 單芯電纜護層結(jié)構(gòu)圖

5 結(jié)論

通過對比改造前后的實際運行效果，并結(jié)合理論計算；表明單芯電纜的接地方式、敷設(shè)距離對電纜的安全運行起到至關(guān)重要的作用，通過增加電纜分支箱降低感應(yīng)電動勢，減少大的環(huán)流對電纜護層的影響，可有效解決電纜發(fā)熱的問題。