张耘溢

摘要：本文对主要写了贺兰山750kV变电站66kV站用变进线电缆在运行中多次故障的分析和改进措施。

关键词：单芯电缆 接地 金属屏蔽层 金属屏蔽层保护器 感应电压

中图分类号：TM411文献标识码： A

一、 概述

贺兰山750kV变电站66kV站用变进线电缆在运行中多次出现故障，使贺兰山变电站多次处于站用变单电源运行状态，对750kV变电站运行带来了很大的隐患。

二、故障情况

2.1、2011年3月28日贺兰山变电站运行人员巡视，发现66kV站用变进线电缆，屏蔽层接地电缆连接高压电缆过电压保护器中间连接处发热。检修人员现场检查看到电缆屏蔽引下线与穿管接触处有明显的烧灼痕迹，如图1。红外成像观测烧灼处温度达到63.5度，如图3。钳形电流表测量其接地电流数据为：A:0A B:0.3A C:0.3A 总接地电流0A。

（图1）（图2）

设备停电后进行检查，打开电缆屏蔽层保护器接地箱看到从上至下第三相保护器炸裂（经检查，第三相为B相套管屏蔽引下线），其

他两相有潮湿迹象，箱内潮湿，金属连接片有严重锈蚀，如图3。引

线固定铜块严重锈蚀，固定绝缘板有烧灼痕迹如图4。

（图3）

(图4)

分析原因

2.1.1引下线烧灼、发热分析：由于引下线较坚硬，与穿管接触处未做保护措施，长期受力使引下线表皮绝缘破损，当绝缘破损到一定程度，电缆屏蔽接地电流形成对地通路，发热最终导致此处形成烧灼。

2.1.2电缆护套保护器炸裂分析：垂直穿管上端未做封闭，下部被热缩管封闭直至接地箱，雨雪天气，雨水从穿管上部经穿管及热缩管倒灌至接地箱，大量的雨水使最下部保护器严重受潮（此保护器主要由氧化锌阀片组成），运行电压作用下，炸裂、烧毁。

2.1.3固定绝缘板烧灼、固定铜块锈蚀分析：雨水进入接地箱，接地箱内严重受潮，使原本绝缘的固定绝缘板失去绝缘作用，电缆屏蔽电流经受潮的绝缘板与地间形成通路，长期作用下使绝缘板形成烧灼痕迹。由于受潮严重，在铜块表面形成锈蚀。

分析结论：引起本次故障的主要原因为安装工艺不良。确定重新更换电缆屏蔽保护箱，更换时严格按照工艺流程安装，避免在此出现此情况，装设通风、防雨装置，处理后投入运行。

2.2、2011年5月21日贺兰山变电站运行人员巡视，发现66kV站用变进线电缆，电缆沟内部分有很大的电流声，设备停电后进行检查，

打开电缆屏蔽层保护器接地箱看到从上至下第二相保护器炸裂如图5

（图5）

电缆沟内铺设的电缆中部出现电缆护层击穿现场如图6，

（图6）

分析原因：

2.2.1再次出现电缆屏蔽层保护器炸裂现象，保护箱内也没有出现锈蚀受潮现象。

2.2.2电缆外护套出现击穿烧损现象。

2.2.3现场检查发现电缆采用的是单端经金属屏蔽层保护器接地。

从以上两点来看应该出现的问题是电缆屏蔽层接地方式选择错误，因为电缆金属屏蔽层作用是使电厂方向与绝缘半径方向相同、承担不平街电流和防止轴向表面放电，但是单芯电缆金属屏蔽层解决了这些问题的同时出现了电缆金属屏蔽层感应电压。

而电力安全规程规定：电气设备非带电的金属外壳都要接地，因此电缆的金属屏蔽应当接地。通常35kV及以下电压等级的电缆都采用两端接地方式。这是因为这些电缆大多数是三芯电缆，在正常运行中，流过三个线芯的电流总和为零，在金属屏蔽层外基本上没有磁链。这样，在金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压，所以两端接地后不会有感应电流流过金属屏蔽层。但是当电压超过35kV时，大多数采用单芯电缆供电，单芯电缆的导体线芯与金属屏蔽层的关系，可看作一个变压器的初级绕组。当单芯电缆线芯通过电流时，必定会有磁力线交链金属屏蔽层，使两端出现感应电压。此时，如果仍将金属屏蔽层两端三相互联接地，则金属屏蔽层将会出现很大的环流，其值可达线芯电流的50%--95%，形成金属护套损耗，使金属屏蔽层发热，这不仅浪费了大量电能，而且降低了电缆的载流量，并加速了电缆绝缘老化，严重情况会导致电缆的护套着火，因此单芯电缆不应两端接地。个别情况（如短电缆小于100M或轻载运行时）方可将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地。

然而，当金属屏蔽层有一端不接地后，接着带来了下列问题：若电缆金属护层一端三相互联并接地，另一端不接地，则电缆金属护层中虽无环流，但当雷电波或内部过电压波沿电缆线芯流动时，电缆金属护层不接地端会出现较高的冲击过电压，或当系统短路事故电流流经电缆线芯时，其护层不接地端也会出现很高的工频感应过电压。上述过电压可能击穿电缆外护层绝缘，造成电缆金属护层多点接地故障，大幅增加环流附加热损耗，严重地影响电力电缆正常运行甚至大幅减少电缆使用寿命。

2.2.4现在常用的单芯电缆接地有下面5种方式

2.2.4.1.护层一端直接接地，另一端通过护层保护接地--可采用方式； （感应电压小于50V）

2.2.4.2.护层中点直接接地，两端屏蔽通过护层保护接地--常用方式；（电缆长于1KM ）

2.2.4.3.护层交叉互联--常用方式； (感应电压大与100V,长度大于1KM)

2.2.4.4.电缆换位，金属护套交叉互联--效果最好的接地方式； (感应电压大与100V,长度大于1KM)

2.2.4.5.护套两端接地--不常用，仅适用于极短电缆和小负载电缆线路。（感应电压小于50V）

三、接地方案

根据城市电力电缆线路设计技术规定（DL/T5221-2005）第十节电缆金属屏蔽或屏蔽层接地方式中未采取措施的满负载情况下，电缆感应电压不得＞50V（2000米），采取措施的满负载情况下感应电压不得＞100V（4000米）所以贺兰山变电站66kV进线电缆接地方式为：66kV240mm²截面单芯电缆在2公里长度范围内，护套感应电压小于50V，采用单端直接接地，另一端经金属屏蔽层保护器接地。

四、小结

单芯电缆接地方式有很多种，在选择接地方式的时候，要结合电缆实际铺设及运行方式，计算好感应电压，确定一个最合适的电缆运行方式，从而保证系统经济安全运行。

参考文献

[1]王伟，李云财，马文月，文武 电力电缆及附件培训教材汇编 国网武汉高压院，2008

[2]周明，陆伟颖，苏文群 35kV630mm²单芯单恋金属屏蔽感应电压处理方案