110KV电缆交叉互联不完全换位引发的事故分析

110KV电缆交叉互联不完全换位引发的事故分析

【摘要】通过我站三三线110kV电缆中间接头交叉互联的故障情况，浅谈高压电缆金属护套交叉互联接地系统的应用，分析三三线接地系统缺陷产生的原因及消缺处理的过程。

【关键词】高压电缆；金属护套；交叉互联

概述

唐山三友110KV变电站三三线投运于2012年12月17日，是三友化工110KV 变电站向三友西110KV变电站供电线路，全长1950米，采用截面积为300mm?单芯铜电缆，金属护套为波纹铝材料，全段线路均分为三段，包含两组中间接头及两个终端头，两组中间接头波纹铝护套用同轴电缆经交叉互联箱进行换位，终端头铝护套为直接接地，够成一个完整的交叉互联系统。

一、电缆金属护套交叉互联接地系统的应用

目前应用的高压电缆，特别是110KV及以上电缆，基本上均为单芯电缆。单芯电缆的导线与金属屏蔽的关系，可看作一个变压器的初级绕组，当电缆的导线通过交流电流时，其周围产生的一部分磁力线将与屏蔽层铰链，使屏蔽层产生感应电压，感应电压的大小与电缆线路的长度和流过导体的电流成正比，电缆很长时，护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度，在线路发生短路故障、遭受操作过电压或雷电冲击时，屏蔽上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。如果屏蔽两端同时接地使屏蔽线路形成闭合通路，屏蔽中将产生环形电流，电缆正常运行时，屏蔽上的环流与导体的负荷电流基本上为同一数量级，将产生很大的环流损耗，使电缆发热，影响电缆的载流量，减短电缆的使用寿命。因此，电缆金属护套应采用可靠合理的接地方式，来保护人身和设备安全。

高压电缆金属护套的接地一般只能使用单端接地和交叉互联接地，而不能使用双端接地。因为在双端接地的情况下，护套中有环流通过。

单端接地时金属护套对地之间有感应电压存在，仅适合长度较短的线路。而三三线线路较长，比较适合使用交叉互联接地。交叉互联接地是将金属护套的一端直接接地，采用中间绝缘头和交叉互联箱将三相电缆的金属护套进行换位链接，另一端通过保护接地或直接接地。金属护套在完全换位的情况下应无环流通过，两端对地之间也无感应电压，每段电缆中间有感应电压，且换位处感应电压最高。这种接地方式虽然适用于长线路，但应特别注意换位的连接，护套交叉互联时出现接点隐性失误，导致换位不完全，护套换位处感应电压将≥50V限定值，且护套中环流将会显著增大，造成电缆运行故障。

正常情况下，电缆金属护套交叉互联系统的换位有两种方法，如图所示：

二、交叉互联事故分析

1、事故分析

三三线交叉互联箱分别位于硅业院内及热电公司西北门，为便于阐述，将硅业院内互联箱确定为1#互联箱，热电公司西北门互联箱确定为2#互联箱。电缆投运当天，在有功3.2MW轻负载的情况下，对三三线交叉互联进行外护套环流测量，发现B相接地电流高达40A。

交叉互联箱接线简图如图三所示：

在未将线路停运的情况下，工作人员将2#互联箱内导电排拆除，取下A3、A4同轴电缆，此时测量同轴电缆对地电压高达1000V。拆除后将电缆头甩至互联箱外，准备进行正确连接。由于三三线交叉互联箱同轴电缆穿孔施工时未进行防割伤电缆处理，导致同轴电缆穿箱处绝缘层被互联箱电缆穿孔边缘磨破，出现对互联箱壳体放电情况，弧光的高温将同轴电缆引燃，造成绝缘层起火。工作人员立即通知我站值班员，将三三线路停运。停运后护层感应电压消失，工作人员将明火扑灭，避免了对110KV高压电缆造成损坏。

纠正2#互联箱内接线后，将三三线投入运行，负荷为10MW，再次测得的护层环流值显示，金属护层互联已达到完全换位。如下表：

测量部位1#互联箱2#互联箱

A1 A2 B1 B2 C1 C2 A3 A4 B3 B4 C3 C4

电流 1.37 1 1.28 1.41 1.04 1.31 1.14 1.38 2.01

1.21 1.39 1.98

在取得本次事故的教训后，我站对主变高压侧电缆护层环流也进了测量，结果如下：

测量部位GIS断路器侧2#主变侧

A B C A B C

电流36 42 50 43 47 51

因主变电缆长度较短，由前面互联接地系统应用中可知，主变高压电缆应采用单端接地，另一点经接地保护箱。在检查过程中发现GIS断路器侧为同轴电缆直接接地，主变侧为三相同轴电缆经接地箱直接接地。这种接线方式会是护套中出现较大环流，使护套温度过高，加速电缆绝缘老化，影响电缆使用寿命及运行安全。所以我站将主变侧的直接接地箱更换为保护箱，投运后测得的环流如下：

测量部位GIS断路器侧电流2#主变侧电压

A B C A B C

值0.48 0.72 0.59 0 0 0

有所测数据可知，金属护套已经达到良好接地效果。

2、交叉互联不完全换位的危害

交叉互联不完全换位，导致铝护套内流过过大的感应电流，使护套温度升高，高温会加速电缆绝缘老化，影响电缆的使用寿命。

三、结束语

高压单芯电缆金属护套交叉互联换位失误，会引起电缆护套对地感应电压升高，环流增大，严重威胁人身及设备安全。另外，在进行交叉互联维护检修时，必须在线路停运的情况下进行，以防止类似事故再次发生，而且互联箱尽量避免与电缆桥架连接接地，应专设接地极，防止接地消失造成事故的发生。在重视高压电缆的运行状况的同时，同样要重视高压单芯电缆接地装置的运行状况，周期性的对护套的环流进行测量，为方便对互联箱进行监控，也可将普通互联箱改造为智能互联箱，将环流实时传输至监控后台，以便及时发现缺陷，及时处理，减少线路损耗，提高电缆线路供电的可靠性。