220kV春平甲线电力电缆外护套缺陷分析报告

长电集团普通员工的一篇专业论文

在中科协学术年会上受到专家的高度评价

近日，在新疆乌鲁木齐召开的中国科技协会2005年学术年会11分会场暨中国电机工程学会2005年学术年会上，长电集团安全生产部配电专责工程师欧景茹发表的《220kV春平甲线电力电缆外护套缺陷分析》专业学术论文受到了与会专家、学者的高度评价，他本人作为特约代表参加了此次会议。

由中国科技协会、中国电机工程学会主办的学术年会，每年举办一次，今年的主题是：电力发展与资源永续利用。会议期间，国家发改委能源所所长周大地、能源研究会副理事长兼秘书长鲍云樵、广东核电郑健超院士、中国电科院总工程师周孝信院士、华东电网董事长帅庆军等15名专家、学者和有关部门的领导，分别就我国现阶段及长期能源利用与电力发展形势，结合电网动态安全分析与电网技术创新与发展，进行了专题学术研究与探讨。在分组发言中，长电集团安全生产部配电专责工程师欧景茹，结合论文与长春地区城市电缆线路，就如何做好高压电缆的运行与防护工作、电缆故障检测及提高电缆载流量，在大会上做了技术发言。他的发言不仅引起了专家、学者的高度重视，同时也为长春供电公司和长电集团赢得了荣誉。

（姜希忠）

附件：220kV 春平甲线电力电缆外护套缺陷分析报告

220kV 春平甲线电力电缆外护套缺陷分析报告

长春电力集团有限公司欧景茹

邮编： 130022

摘要：本文对长春地区 220kV 春平甲线电力电缆外护套绝缘缺陷及金属护层环流较大且三相不平衡进行分析讨论，寻找解决方案，以保证电缆线路安全运行。

关键词：电力电缆外护套缺陷分析报告

220kV 春平甲线交联聚乙烯电力电缆在敷设过程中发现问题，一段 A 相与二段 C 相电缆外护套绝缘不合格，有接地点，经定点定位查找并加以处理。该电缆线路于 2001 年 12 月施工结束，进行耐压试验合格，由于负荷原因，电缆空载 24 小时后退出运行。在停运期间电缆井、管进水严重，电缆与接头被浸泡在水中，电缆外护套绝缘大幅下降，该电缆线路于 2002 年 10 月再次投入运行，发现金属护套环流较大与三相不平衡，同时电缆外护套绝缘不合格，省公司生产部与市公司组织相关人员进行了多次分析、测试与研讨，并与国内其他省、市电缆公司及相关单位就电缆的设计、敷设、安装、试验及

运行维护方面进行调研，吸取相关单位的运行维护经验，做好春平甲线电缆外护套缺陷处理及电缆运行维护工作。

一、春平甲线电缆基本概况

电缆型号为 YJLW03 — 220kV — 1*630 ，电缆线路总长度为 1.86km ，每段长度约为0.62km ，采用三段等长交叉互联方式安装；电缆敷设方式采用隧道 + 电缆井 + 管敷设，电缆在隧道内敷设成正三角形排列，在电缆管内敷设采用水平排列方式， B 相处于中间位置；由于电缆路径地势落差较大，有两处地势很低，电缆可能长期浸泡在水中；同路径并排敷设 4 回 66kV 电缆线路与 2 回 220kV 电缆线路。

二、电缆外护套缺陷

1. 通过对电缆样品测试，发现电缆外护套绝缘厚度不均匀，最薄处只有 1.75mm ，远远小于标称值（ 6mm ）和保证值（ 4.2mm ），电缆外护套质量不合格。

2. 电缆金属护层感应电压与环流不平衡，且环流较大。

3. 电缆外护套绝缘不合格。

三、电缆运行情况调研与分析

针对 220kV 春平甲线电缆外护套存在的缺陷问题，省公司组织人员到国内相关单位进

行调研走访。结合调研情况进行分析：

1. 单芯电缆线路在正常运行时，金属护套会产生感应电压（最高感应电压设计值小于50V ）。采用交叉互联方式安装，降低金属护套的感应电压，并减少电缆金属护套环流（即金属护套接地电流）。在理论上，采用正三角形敷设，各段金属护套感应电压相位相差 120 0 ，幅值相等，其向量和为 0 ，即电缆金属护套上感应电压相互抵消，护套环流为 0 。在实际上，由于电缆三相排列不对称或非正Δ排列，电缆每段位长度不等，临近带电电缆线路相互感应的作用，电缆外护套绝缘水平低有接地点等因素，会使金属护套上存在一定感应电压，产生环流。

2. 电缆金属护套的环流与电缆运行负荷有关。杭州电力公司规定护套环流不超过负荷电流的 5 ％，上海电缆输变电公司规定护套环流不超过 10A ，且三相环流基本保持平衡。对电缆外护套绝缘电阻相关规定不小于 2M Ω *km （上述规定没有标准依据，仅为单位内部规定）。

3. 电缆的外护套绝缘电阻低，在正常运行情况下，外护套绝缘薄弱处的泄漏电流大，外护套绝缘表面局部发热，将加速该处外护套绝缘的老化。若电缆发生单相接地故障或有过电压产生时，电缆外护套绝缘薄弱处易发生击穿。如果外护套发生多处击穿，电缆金属护套将会形成多点接地，构成接地电流回路，使金属护套中产生较大局部环流，导致金属护套局部发热，在长时间的电、热作用下，在接地点处金属护套会发生电化学腐蚀，造成主绝缘局部过热和由于金属护套腐蚀致使主绝缘外露，易发生电缆故障。

4. 若电缆金属护套发生多点接地，为减少电缆金属护套环流，必须限制电缆线路运行最大的载流量，上海输变电公司规定电缆额定载流减少 40 ％。

5. 目前国内电缆行业标准与规程没有关于电缆外护套绝缘电阻与金属护套环流的定量规定，我公司借鉴同行业的运行管理经验，规定电缆外护套绝缘电阻不小于 2M Ω*km ，金属护套环流不超过 5 ％负荷电流，且三相环流基本保持平衡。若不满足上述规定，则电缆允许最大负荷在额定载流量的 60 ％以内运行。

四、春平甲线电缆测试数据分析

（一）、针对电缆金属护套环流较大与三相不平衡的情况，核对电缆交叉互联换位是否正确，电缆护层保护器是否良好，核对交叉换位正确，电缆保护器试验合格，互联箱接地良好。

（二）、金属护套感应电压

1. 正常状态下测量

在 2003 年 6 月 13 日，我公司对春平甲线电缆金属护套感应电压与环流进行测试。感应电压测量是在交叉互联箱处保护器两端对地电压 6 组数据，环流是采用钳型电流表，同时在两个终端处测得 6 组数据，见图 1 所示。

图1感应电压、环流测试

（负荷： 130A ，回流线电流： 10A ）

金属护套感应电压理论计算分析：

正三角形敷设时电缆金属护套感应电压有效值为：（ S 为电缆中心距、 D 为金属护套

直径）

U SA ＝U SB ＝U SC ＝ω I A ln （ 2 S / D ）× 10 － 7

水平敷设时电缆金属护套感应电压为：

X a =X c =2 ω ln2S/D *10 -7 Ω /m X 1 =X 2 =2 ω ln （ 2 ） *10 -7 Ω /m

U sa =-j ⅰ a X a +j ⅰ c X 1

U sb =+j ωⅰ a X a +j ωⅰ c X c = -j ⅰ b X 1

U sa =-j ωⅰ c X c +j ωⅰ a X 2

各相感应电压有效值为：