1 線路基本情況

某公司110 kV電廠V線是#1發(fā)電機組的并網線路,2014年12月17日建成后投運,路徑是從110 kV西分站通過外網橋架到#1發(fā)電機組升壓站,全長1529m,采用截面積800 mm2單芯銅電纜,金屬外護套為波紋管鋁護套。由于不是一批次成型電纜,因此不是三等分,而是分為5段,1段在110 kV西分站側,5段在#1發(fā)電機組開關站側。5段長度及接地方式如圖1所示(接地箱處為實測接地電流)[1]。

1段、2段、3段為一組交叉互聯(lián)接地,4段、5段為各自單獨接地。在實際運行過程中,負荷為#1發(fā)電機組發(fā)電負荷,負荷較平穩(wěn),帶載為125 MW。1箱、4箱為直接接地箱,電流很大,檢測各接地箱電流為:

1箱的電流分別為A:125A;B:88.9A;C:118.3A;E:29.6 A。

4箱的電流分別為A:126 A;B:122 A;C:91A;E:32 A。

各段長度:1段197 m,2段334 m,3段366 m,4段293 m,5段339 m。

各段的對地回路連接方式:

1)地—1段A相—2段C相—3段B相—地;

2)地—1段B相—2段A相—3段C相—地;

3)地—1段C相—2段B相—3段A相—地。

電纜感應電壓與電纜的長度和載流量有關,由于1段、2段、3段電纜長度不均等,1段與3段相差169 m,1段與2段相差137 m,2段與3段相差32 m,造成A、B、C三相的感應電壓合成后的零序電壓不為零。三段長度相差較大,造成接地電流較大。

實際感應電壓與電纜的長度和載流大小成正比,此電纜的負荷較穩(wěn)定,電流認為是穩(wěn)定的,感應電壓的大小只與電纜的長度有關。根據電纜長度的比例,作出感應電壓和回路電流相量圖如圖2、圖3所示。

三相電壓合成的零序電壓,通過大地形成回路,感應電流就在這個回路中流通。零序電流形成的回路主要是電纜護套電阻及大地電阻,因此形成的回路電流近似認為是電阻回路,電壓方向與電流方向相同。

2分析差別大的可能原因

1)4段、5段由于為單段的接地方式,接地電流很小,為正常狀態(tài),不再分析。下面分析1段、2段、3段交叉互聯(lián)方式,接地電流較大,重點分析。通過接地電流的流通回路分析可知,若2段、3段之間的B相同軸電纜的方向接反,1箱的A相與C相是同一回路,電流相同;4箱的A相與B相是同一回路,電流相同,理論上分析與實際表象相同,如圖4所示。需要對2段、3段之間的交叉互聯(lián)箱的B相同軸電纜接線方式重點核對,進一步確認接線是否正確。

2)由于1段、2段、3段的線路長度不同,且最大相差169 m,因此需將交叉互聯(lián)的各段電纜的長度調整為相同,這樣三段的合成零序電壓才能達到最小。

3解決方法

根據GB 50217—2018《電力工程電纜設計標準》[2]要求:

1)若問題是2段、3段交叉互聯(lián)箱B相接反造成的,調整B相接頭即可。調整后測得2段、3段連接的三相電流分別為83.6、82.5、85.7 A,C相的電流是正確接線下的電流,但其值仍達到了85.7 A,數值較大。當調整B相接地后,推理可知三相的接地電流應在85 A左右,再次分析三相電流大的原因是交叉互聯(lián)的三段長度不均等,造成感應電流合成后仍不平衡,有較大電流。

2)原因1)排除,僅是由電纜長度不均等造成的接地電流較大,有下列兩種解決方法:

(1)電纜的中間頭已經制作完成,若1段、2段、3段截成完全的三等分,又會增加小部分的段,破壞電纜護層,帶來新的問題,權宜之計是將1段做成單獨接地段,2段、3段、4段長度差別相比之下較小,做成交叉互聯(lián)接地方式,這樣就形成了1段、5段單獨接地,2段、3段、4段交叉互聯(lián)接地方式,如圖5所示。不過由于交叉互聯(lián)三段仍然不均等,也會出現(xiàn)一定的接地電流,但與目前相比電流應該小很多。

(2)若想從根本上降低接地電流,不破壞電纜外護套且工作量最小,最佳的方式是各段都成為單獨的接地段,接線方式為1段與2段單獨接地,3段與4段單獨接地,5段單獨接地,這樣就避免了運行感應電流

形成回路,導致電纜絕緣被燒壞[3]。接線如圖6所示。

4 改造后效果

對比上述兩種方式都可作為改造措施,為將接地電流控制在最小,采用改造方式(2)。實際改造后接地電流明顯減小,用鉗形電流表測量各段護套接地電流數值如下:

1箱保護接地電流分別為A:0.4A;B:0.4A;C:0.5 A。

2箱直接接地電流分別為A:1.4A;B:1.2A;C:1.2 A。

3箱保護接地電流分別為A:0.8A;B:0.6A;C:0.7 A。

4箱保護接地電流分別為A:0.4A;B:0.4A;C:0.5 A。

5箱直接接地電流分別為A:1.4A;B:1.4A;C:1.2 A。

6箱保護接地電流分別為A:0.7A;B:0.6A;C:0.6 A。

7箱直接接地電流分別為A:1.4A;B:1.4A;C:1.4 A。

8箱保護接地電流分別為A:0.4A;B:0.6A;C:0.5 A。

5結論

為保證高壓單芯電纜的安全運行,防止出現(xiàn)過電壓損傷電纜絕緣,110 kv高壓單芯電纜外護套需要有效接地。分析本案的實際情況可知,對高壓單芯電纜不等長度的交叉互聯(lián)的接地方式,實際運行效果并不理想,容易損傷外護套絕緣,改造成一端接地一端保護接地后,環(huán)流大大降低,實際效果明顯,保證了設備的安全穩(wěn)定運行。

[參考文獻]

[1]王春坡,周凱,孟鵬飛,等.基于金屬護層環(huán)流的高壓電纜外護套絕緣電阻在線監(jiān)測方法[J].絕緣材料,2024,57(7):112-120.

[2] 電力工程電纜設計標準:GB 50217—2018[S].

[3]劉哲,董飛飛,龍治華.高壓電力電纜護套燒蝕原因分析及解決方法[J].電線電纜,2025,68(4):68-72.

《機電信息》2025年第19期第20篇