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110kV 海底交联电缆环流问题分析与处理

电缆环流监测装置 2019-07-22 输电电缆检修 549 ℃ 0 评论

摘要 : 由于海底电缆独有的结构特性和复杂的敷设环境,其金属护套和铠装环流问题一直是研究的重点。本文结合实际运行的 110kV 海底电缆环流故障案例,深入分析其产生的原因,并且根据实际地理环境等因素,研究出一套降低海底电缆环流的改造方案。
文章出自测试工具与解决方案 2017.19  余阳澄(广东电网有限责任公司汕头供电局,广东汕头,515000)
关键词 :海底交联电缆 ;电缆环流 ;故障分析 ;改造处理
1 海缆概况
110kV 湾金线为混合线路,其中过海电缆段从澄海莱芜终端至南澳长山尾终端,全长 9.168km,电缆型号为 SCCF-YJQ41 64/110 1×1000+24B1+4B2,电缆截面为 1000mm2,该线路于 2009年 12 月投产。该电缆段由海底电缆、电缆终端、避雷器、接地电缆、三相直接接地箱、海缆锚固装置以及与架空线连接导线组成。
海缆的金属护套和不锈钢丝铠装在两侧终端均采用直接接地方式。莱芜登陆段约 400m,南澳登陆段约 100m,海底电缆的结构图和结构参数表分别如图 1、表 1 所示




2 海缆故障情况分析
110kV 湾金线自投运以来,环流一直偏大,最大相环流值约为实际运行电流值的 40%,已大大超过标准的 10%。曾多次与电缆厂家联系,厂家均回复为正常现象不影响安全运行。2012 年 11月 26 日,电缆发生 C 相主绝缘击穿故障,击穿点位于莱芜侧电缆终端塔钢丝铠装接地抱箍处。现场勘查分析后初步认为,本次故障是由于电缆外钢丝铠装接地抱箍接触不良,电缆环流放电引起绝缘破坏导致电缆主绝缘击穿。
经抢修,线路重新投运后,我们加强对电缆进行监测和开展故障分析。在对电缆终端进行红外测温时发现,莱芜侧终端塔 C相电缆本体离地约 1.5 米处有一发热点,温度为 50.4℃,如图 2
所示。


图2.jpg



经专家分析后认为电缆环流大、铠装抱箍接触不良是主因,建议采取加装电抗器进行环流抑制,并对电缆外钢丝铠装抱箍进行改造,加大接触面积,减少接触电阻。我们在专家建议下联系电缆厂家,请求协助提出电缆环流抑制方案,经联系后,厂方专家认为在电缆两端加装电抗器后会使护套和铠装感应电压升高,影响安全运行,故不予考虑。

经讨论分析确认,电缆环流较大是主因,与两侧电缆终端外护套和铠装直接接地有关,建议对过海电缆两侧终端场中的接地方式进行更改,由原来的直接接地改为保护接地,由此消除系统的环流 ;莱芜侧终端离海边约 400 米,因此建议在离海边沙包约10 米处对三根海缆的不锈钢丝和铅套进行直接接地连接 ;南澳侧由于登陆端海缆较短,暂不考虑重新接地。
3 处理方案
按当时国内海缆的技术水平和制造条件,整根海缆非金属护套采用半导电聚乙烯护套,铠装采用不锈钢丝铠装。海缆的金属护套和不锈钢丝铠装在海缆终端处直接接地,海缆的非金属护套采用半导电聚乙烯护套,加上保护层、外被层的渗水性,从理论上在海中的海缆金属护套通过半导电聚乙烯护套、不锈钢丝铠装与海水接地。但是登陆段金属护套和不锈钢丝铠装层则存在一定的电势差,同时由于澄海段受规划和地形条件限制,海缆登陆点距离海滩较远,造成系统环流偏大。
基于以上分析,我们对 110kV 湾金线电缆段进行了如下改造:(1)系统两侧终端场中的接地方式进行更改,将莱芜侧终端塔处(图 3 中的 A 点)和长山尾侧终端塔处(图 3 中的 B 点)的接地方式由原来的直接接地,改为保护接地,每相自身的铅套和钢丝短接后接入保护接地箱,如此可减少系统的环流,提高线路的载流量。

 

图3.jpg



(2)莱芜侧终端离海边约 400 米,南澳侧终端离海边约 100米,为保证线路运行安全,减少 A、B 点处的感应电压,因此在莱芜侧离海边沙包约10米处(图3中C点)和南澳侧海缆栈桥处(图中 D 点 ) 对三根海缆的不锈钢丝和铅套进行直接接地连接,接地点的接地电阻符合相关规范。
(3)由于原工程海缆的聚乙烯护套采用半导电材料,为消除A 点至 C 点段及 B 点至 D 点段电缆的接地电流,将莱芜侧沙滩段海缆进行外部绝缘处理。采用缠绕热缩缠绕带的型式,缠绕后需再进行热缩处理,如图 4 所示。虽然该方式施工较为繁杂且施工周期相对时间较长,材质较硬,且整体较厚,但该材料耐磨,热熔胶粘接力强,防水、绝缘效果较好,使用寿命相对较长。经过改造,110kV 湾金线至今运行稳定,没有出现环流过大等发热现象。
4 结论
在海底电缆运行中,海缆两端铅包、铠装互联接地,之间的大地等效电阻(包括铁塔的接地电阻)会抑制铅包铠装的环流,同时降低海缆的总损耗。海缆环流随着环境温度和敷设环境变化而变化,登陆段土壤中长距离敷设是影响海缆环流的关键技术点。本文方案是针对已经投运的海底电缆,在实际海底电缆中,如遇到复杂地形需长距离登录敷设的,也可采用海底电缆加一小段陆缆进行敷设,以最大限度降低电缆环流,保证海底电缆安全稳定运行。
参考文献
[1] 马国栋 . 电线电缆载流量 [M]. 北京 : 中国电力出版社 ,2003.[2] 张磊 , 郑新龙 , 宣燿伟 , 等 .110kV 单芯海缆铠装损耗试验研究 [J]. 电线电缆 ,2013(5):22-23.
[3] 江日洪 . 交联聚乙烯电力电缆线路 [M]. 北京 : 中国电力出版社 ,2009

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