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浅析护层环流异常原因及解决办法

电缆环流监测装置 2019-12-12 技术论文 482 ℃ 0 评论

【摘要】通过单芯电力电缆金属护套电流产生的原因分析,结合110kV 及以上XLPE 电力电缆金属护套交叉互联接地易出现错误的实例,论述几种典型的金属护层感应电流的异常时的解决方法,限制高压单芯电缆护层感应电流,减少运行损耗,确保电缆的安全运行。付兵,黄威,钱秋波(国网成都供电公司配电运检工区,四川成都610000)
【关键词】XLPE 电力电缆;金属护套;护层电流:解决办法【中图分类号】TM755 【文献标识码】B 【文章编号】2095-2066(2014)13-0037-02
1 概述
随着高压单芯电缆使用的越来越多, 大家对单芯电缆金属护层问题也越来越重视,电缆金属护层电流一旦异常,将直接影响电缆的载流量,严重的会威胁到电缆的安全运行。
2 护层电流产生的原因
单芯电缆在三相交流电网中运行时, 线芯电流周围会产生交变的磁场,形成与电缆线路相交联的磁通,该磁通与金属护层(多为波纹铝和铅护套)交联后,使金属护层产生感应电压,感应电压的大小与电缆的长度、流过芯线的电流成正比。当金属护层与大地形成回路时,便产生了感应电流。
3 单芯电缆常见的护层接地方式
3.1 电缆两侧直接接地
这种接地方式主要用于电缆很短的情况下, 这种情况下电缆护层通过直接接地与大地形成回路,产生护层感应电流,由于电缆特别短,因此感应电流不会特别大。这种接地方式能减少很多维护量,但实际中很少用。
3.2 金属护层一端接地
电缆较短,金属护套通常采用一端直接接地,另一端通过保护器接地,这样金属护套与大地没有构成回路,理论上不会产生环流,有利于提高电缆的传输容量,从而保证电缆的安全运行。与架空线路连接时, 直接接地箱一般装设在架空线路端,带保护器接地像装设在另一端,这样可以降低电缆护层上的冲击过电压,防止护套在过电压下损坏。
电缆线路长度大于500m 小于1000m 时, 若电缆线路采用一端接地,其金属护套的感应电压将不满足设计规范要求,可以在电缆线路的中点将电缆的金属护套进行接地, 而电缆金属护套的两个终端通过保护器接地, 这种接地方式也可以看作两个“一端直接接地,另一端保护接地”的电缆线路连接在一起的安装方式。
3.3 交叉互联接地
电缆较长时(1000m 以上),通常将电缆分成3 的倍数段,每3 段为一个完整接地单元, 每个接地单元包含2 个绝缘接头。在绝缘接头处将每相的三段电缆的护套相互绝缘,然后将不同相的各小段的护套通过交叉互联箱(图1) 相互交叉连接, 当电缆排列方式对称时, 由于各小段护套电压的相位差120。而幅值相等,所以两个接地点之间的电位差是零,这样虽然产生了感应电压,同时也形成了回路,但通过交叉连片换位(交叉连片两端分别接同轴电缆的内外导体)后,三相感应电流相互抵消,这样三相电缆护层上产生的感应电流就非常小。
4 单芯电缆护层接地系统常见错误及解决办法
(1)接地箱内接地连片接错(如图2)。该接地单元中1#绝缘接头的连片连接方式与第二个绝缘接头的连接方式不同,这样一来金属护层也就起不到交叉换位的作用。这种错误在实际工作中比较容易发现。解决办法:只需将一个接地箱内联片取下并换成前一个接地箱的连接方式即可, 如果是运行设备,须将电缆线路停电转检修,待处理结束后再送电,再进行接地环流检测。
(2)1#、2# 绝缘接头的同轴电缆引出线方向不同(如图3)。在实际工作中,如果电缆护层接线从电缆对接头两端引出,那么这种接线错误很容易发现,如果接线从一端引出,该种情况下, 从外观判断很困难, 最好通过试验来判断接线的正确与否。解决办法:将同轴电缆的内外导体与电缆外护层连接位置交换即可,交换后最好用试验来检验,接法须与该接地单元内另一组绝缘接头一致。如果是运行电缆,交换前该电缆也需要转检修。
从图4 可以看出护层接地的同轴电缆B、C 两相在穿进电缆交叉互联接地箱时出错,这样很易造成电缆护层无法换位,从而引起接地环流异常, 因此施工时施工人员应具备一定的理论知识,并严格按照施工图进行施工,施工完成后验收人员应严格验收。解决办法:将同轴电缆BC 相取出,然后按照同一单元中另一组绝缘接头同轴电缆的穿法重新穿入即可。如果是运行电缆,交换前该电缆需要转检修。
5 电缆护层环流异常的原因除接线明显错误
外还有以下几种
(1)电缆的分段长度不等。电缆分段长度不等的原因主要有:电缆设计出错,电缆敷设出错,电缆线路经过延伸、“π”接、“T”接等。
电缆线路在设计阶段, 设计人员应充分考虑电缆的运行环境、电缆排列方式、电缆的分段长度等因素对电缆护层环流的影响。
如果电缆是排管敷设, 由于电缆接头井的位置是严格按照等段长设计的,因此这种情况很少发生。
如果是电缆隧道及电缆浅沟敷设, 分段长度不等的情况时有发生,现在参与电缆敷设的单位、班组越来越多,各个队伍的施工力量、经验差距很大,特别是工期很紧张的线路,施工人员来不及对设计电缆段长进行实际测量, 仅仅根据电缆盘长来敷设电缆, 这样一来电缆敷设到最后就很易造成最后一段电缆段长比前面的短得多,有的差距会达到100m。这样一来电缆的一个接地单元内三段电缆的感应电压、感应电流就会相差很大。三相感应电流叠加后无法抵消,进而表现为电缆接地环流异常。这种情况下如果做接头的时候没发现,那么最好的解决办法是改变的电缆护层的接地方式, 即把这个交叉互联接地单元改为三个单点接地,另一端经保护器接地。对于迁改的电缆线路, 一定要注意迁改后电缆分段长度对电缆护层电流的影响, 对拟选择的电缆护层接地方式要进行验证,电缆线路投运后还应加强监测。
(2)电缆护层外力破坏及拐弯处或终端位置开裂。护层外力破坏易在电缆施工中或运行中形成,由于长期的日晒雨淋,电缆在拐弯位置外护层极易老化,电缆外护层老化严重的,易在弯曲位置形成裂纹,将铝护套暴露在外,一旦下雨,该位置便会进水,电缆便会形成多点接地,由电缆护层和大地之间形成回路,从而引起环流异常,电缆外护套发热,电缆载流量降低,严重者会引起电缆事故。解决办法:将电缆停电后进行电缆外护套故障查找,找到故障点后进行电缆外护套绝缘修复。
(3)电缆交叉互联接地线或接地箱被盗。现今电力设施的防盗形势越来越严峻,盗窃电缆护层接地线的案件时有发生,当交叉互联接地线或接地箱被盗后, 电缆的三相护层无法交叉换位,感应电无法抵消,如果电缆护套两端全部悬空,电缆护层上的悬浮电位会增加很多,甚至达到几千伏,如果不及时发现消除,就会危及设备及工作人员的安全。
(4)电缆交叉互联接地箱或同轴电缆受潮或进水严重。交叉互联系统中,当交叉互联接地箱受潮严重时,相当于把交叉互联接地箱变成了直接接地箱,直接形成了两端接地,护层和大地直接形成回路。解决办法:将电缆接地箱或同轴电缆烘干或更换。
(5)电缆护层保护器损坏。护层保护器相当于电缆外护套上的避雷器,主要成分多为氧化锌阀片,正常运行状态下相当于开路。在电缆保护器受潮或多次过电压的情况下,电缆护层保护器易损坏。电缆护层保护器损坏后,正常运行情况下起不到对地绝缘的作用,即相当于护层通过保护器后,与大地形成了回路。因此护层电流会大得多。在日常检修中,保护器一旦损坏,应及时更换。我们还可以通过测量交叉互联接地箱处的感应电流来初步判断护层保护器的好坏(正常运行时接地箱总的接地侧的接地电流应该为零)。
(6)电缆护套直接接地箱处接地不良。特别是电缆直通头处接地不良(接地侧为假接地),对电缆护套环流的影响更大。因此电缆接头施工时要对电缆接头处的接地电阻进行测量,不合格的需处理。
(7)绝缘接头绝缘件绝缘性能消失。电缆绝缘接头中一旦绝缘隔板表面进水或击穿, 将直接造成电缆两端的外护套连通,这样电缆外护套的接地方式就会改变,该处就达不到交叉互联的效果,护层环流也会大大增加,这种情况下我们通过测试电缆的护层接地电流, 然后进行三相环流对比是可以发现的。解决办法:将该接头的绝缘件更换,一般需要更换整只电缆接头。
(8)电缆施工中直通接头用在绝缘接头处。这种错误在施工完成后的验收中不易被发现,但通过试验很容易发现。
6 结束语
110kV 及以上单芯电缆由于电压等级高, 护层感应电压也高,一旦该电压超出规定范围,将会给设备、人身造成威胁。因此我们应该从设计、施工、验收层层严格把关。力争做到线路的零缺陷投运。运行部门在运行中一定要通过日常巡视测试、对比电缆接地环流值,进而掌握电缆的运行状态。真正做到早发现、早处理。有效地降低感应电压、电流,实现电缆的安全稳定运行。
参考文献
[1]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.收稿日期:2014-5-29
作者简介:付兵(1981-),男,汉族,技师/助理工程师,本科,主要从事电力电缆运行维护工作。
黄威,男,汉族,技师,主要从事电力电缆运行维护工作。钱秋波,男,汉族,技师,主要从事电力电缆运行维护工作。

本文标签:环流监测技术规范环流监测

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