一起单回并联220千伏电缆外护套温度异常缺陷分析论文_韩卫星

(国网邯郸供电公司 河北省邯郸市 056003)

电缆带电检测是在电缆正常运行方式下,采用红外测温、接地电流测试、超声波局放等方式对电缆运行工况进行的一种监测,据此来判断电缆及附属设备是否存在运行隐患,从而预防高压电缆设备发生故障或损坏,保障电缆线路及相关电气设备的安全运行。通过综合带电检测方式可以有效发现电流型或电压型缺陷,本文通过红外测温发现异常后,进一步测试分析,发现设计和敷设中错误,为今后设计和验收工作提供了借鉴。

一、缺陷概况

运维人员在对某220千伏单回并联电缆终端红外测温中发现其B相铜护套与其连接的接地线接点处相比其它相同部位有明显发热情况(见图1),相间对比温度达5.4℃(见图2),这一状况引起了运维人员注意。

图1 发热部位

图2 对比温度

运维人员随后对负荷电流和外护套接地电流的测试,结果如下:

B相外护套接地电流与负荷电流比值达75%,依据国家电网公司《输变电设备缺陷分类标准》中的相关条款(接地电流/负荷比值>50%)定性为危急缺陷。

二、设备状况

电力电缆选用YJLW03-127/220-1*800交联聚乙烯绝缘电缆,长度500米,每相双根并用,附件选用户外瓷套式终端,敷设方式为沟道,排列方式为沟道两侧三角形排列,其接地方式为一端保护接地,一端直接接地,具体接地方式如图3

图3 单相接地方式示意图

三、缺陷原因分析

在电缆每相为单根时,电缆采用一端直接接地,另一端加护层过电压保护器接地的方式时,因为只存在一个直接接地点,未构成感应电流回路,金属护套中环流只包含电容电流和泄露电流。各单位长度段电缆电容电流是并联关系,总电流应为各单位长度电容电流之和,所以单端接地情况下金属护套中流过的电容电流为单位长度电容电流与电缆长度的乘积。由于交联单芯电缆XLPE层的绝缘电阻非常大,大约在1013~1015Ω/m,所以在计算金属环流时可忽略泄露电流的影响。另外,单芯电缆的线芯与金属外护套的关系,可看作一个变压器的一次绕组,其工作电流产生的交变磁场在金属护套上将产生感应电动势,在保护侧将承受较高感应电压,其大小与电缆的长度、运行电压等有关。

由于单根电缆采用一端接地,一端保护接地方式,电流无法形成通路,直接接地端的电流只是该线路电容电流。

当电缆多根并联使用时,负荷电流由于连接点接触电阻不同,分配到每根电缆线芯上的工作电流不同,其保护端外护套的感应电压不同,如下图中U1、U2。又因为电缆保护侧外护套并接在一起,由于其承受感应电压不同,存在压差,再加上外护套的电阻非常小,产生较大电流并在同相两个外护套直接构成回路长期运行。若连接点处接触不良,就会造成发热。

本次220千伏电缆线路采用两根电缆并联运行,且电缆保护侧外护套并接在一起后再共同引入接地箱,由测试数据可以发现,其B相负荷电流分配相对A相、B相严重不均,在B相保护侧产生的感应电压会形成电压差,电流会在同相两个外护套中形成回路,长期大电流运行,就会造成铜护套与其连接的接地线接点处温度异常。

四、采取措施

针对上述情况,运维人员立即组织专业技术人员进行讨论,确定采取两个方法消除此缺陷,一是对B相电缆终端连接端子进行接触电阻测量,确定接触电阻合格,同时对电缆与架空线路连接点进行重新打磨接引,使两根电缆连接点接触电阻基本一致,使负荷电流均匀分配;二是将双根电缆外护套保护接地的引出线不再并接,而是单独引出,防止因感应电压不同形成压降而造成同相外护套环流流过,具体方式如图4

图4(单相接地方式示意图)

五、下一步工作

今后针对110千伏及以上电缆抓好设计关,从源头上杜绝类似问题出现,同时对高压电缆的接地方式同回路多根电缆应单独设置,包括直接接地也应单独设置,连接线不应并接后再引出,防止出现其它问题。

论文作者:韩卫星

论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期

论文发表时间:2018/1/16

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