王雨陽,王永強,王 浩
(南京供電公司,江蘇南京 210013)
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和城市美化建設(shè)的需要,越來越多的高壓電纜應用到輸電線路中,架空線-電纜混聯(lián)線路[1]的規(guī)模逐年增大,南京城區(qū)110 kV 電纜化率已達40%以上。隨著電纜設(shè)備規(guī)模的不斷加大,電纜設(shè)備的故障率也在逐年攀升,導致電纜設(shè)備故障的原因主要有產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量問題、安裝工藝不良、外力破壞等。文中主要介紹南京供電公司2013年紅外測溫中發(fā)現(xiàn)的一起110 kV 電纜終端構(gòu)架撐桿螺栓部位發(fā)熱缺陷,通過對發(fā)熱部位的檢查、分析,最終確認缺陷產(chǎn)生的原因,并提出了具體的處理措施。
110 kV 莫虎2 號線為架空線-電纜混聯(lián)線路,線路全長4.567 km,架空線長1.727 km,電纜長2.84 km,電纜共分兩段,如表1 所示。莫愁變至1 號塔段電纜工程分2 次施工,一次是2002年9 月投運,另一次是220 kV 莫愁變電站改造,將原莫愁變電纜延伸至新莫愁變110 kV GIS 室,新老電纜通過一組絕緣中間接頭對接,于2011年5 月投運。
表1 110 kV 莫虎2 號線電纜設(shè)備明細
2013年1 月10 日20:50,紅外測溫發(fā)現(xiàn)110 kV莫虎2 號線1 號塔電纜終端B、C 相構(gòu)架撐桿螺栓發(fā)熱。現(xiàn)場測得A、B、C 相構(gòu)架撐桿螺栓溫度分別為2.5℃,25.74℃,32.02℃,A、C 相溫差為29.52℃,相對溫差達92.2%。參照規(guī)范要求,熱點溫度>90℃或相對溫差≥80%,為嚴重缺陷[2]。連續(xù)多天跟蹤監(jiān)測發(fā)現(xiàn),發(fā)熱部位溫度始終維持在這一水平。
電纜構(gòu)架屬于電流致熱型設(shè)備[3],發(fā)熱是由于有電流做功,分析該段電纜金屬護層接地方式,判斷該部位產(chǎn)生電流有3 種可能:(1)莫愁變GIS 終端側(cè)電壓護層保護器[4]發(fā)生擊穿,導致電纜護層中的感應電流形成閉合回路;(2)中間接頭處存在接地點,感應電流在中間接頭至1 號塔段通過回流線形成環(huán)流;(3)中間接頭至1 號塔段電纜金屬護套已經(jīng)損壞,存在接地點。
(1)調(diào)度OPEN-3000 系統(tǒng)顯示,1 月10-18 日110 kV 莫虎2 號線最高荷載為137.88 A,遠小于正常載流能力725 A。線路運行狀態(tài)良好,未發(fā)生任何過載及過電壓情況。檢查莫愁變GIS 終端側(cè)電壓護層保護器,鉗形電流表測得保護器進線同軸電纜內(nèi)部三相電流均為零,可以確定保護器工作狀態(tài)良好,未發(fā)生擊穿,排除因電壓護層保護器發(fā)生擊穿產(chǎn)生環(huán)流的可能。
(2)檢查發(fā)現(xiàn),1 號塔電纜終端B、C 相構(gòu)架撐桿螺栓銹蝕嚴重,測得構(gòu)架A、B、C 三相接地電阻分別為18.5 Ω,0.7 Ω,0.6 Ω。在無特殊要求下,110 kV 電纜終端接地電阻應不大于1.0 Ω,故A 相接地不合格。進一步檢查發(fā)現(xiàn),A 相接地扁鐵與地下接地網(wǎng)連接明顯松動、不牢固。鉗形電流表測得尾管接地線內(nèi)部A、B、C三相電流分別為149.2 A,154.4 A,156.7 A??梢耘卸娎|護套中的感應電流已形成了環(huán)流。運行中電纜金屬護套長期存在環(huán)流,導致電纜發(fā)熱,不僅降低了線路的載流量,還會加速電纜絕緣老化,縮短電纜使用壽命。
(3)測得中間接頭處接地箱外殼接地線電流為90 A,說明此處有接地點,打開接地箱后發(fā)現(xiàn)接地箱內(nèi)A、B、C 三相同軸電纜各自與鋁排相接,并通過橫向鋁排短接后經(jīng)接地端子接地,如圖1 所示。根據(jù)現(xiàn)場接地箱安裝情況,110 kV 莫虎2 號線莫愁變至1 號塔段電纜金屬護層接地方式如圖2 所示。電纜金屬護層中的感應電壓產(chǎn)生感應電流,在鋁排互聯(lián)后接地,感應電流通過回流線形成回路,產(chǎn)生了環(huán)流。
圖1 中間接頭接地箱內(nèi)鋁排連接情況
圖2 莫虎2 號線電纜金屬護層接地方式
如圖3 所示,在A 相接地不良的情況下,A 相尾管接地線中的電流無法接地釋放,沿站柱上行,向B、C 相接地處流動,通過槽鋼時,由于B、C 相構(gòu)架撐桿螺栓氧化銹蝕,電阻較大,從而產(chǎn)生明顯的發(fā)熱現(xiàn)象。
圖3 1 號塔電纜終端架構(gòu)簡圖
對于現(xiàn)場存在的問題,在保證供電可靠性的前提下,采取了以下針對性的措施:
(1)對電纜構(gòu)架及接地扁鐵進行防銹、防腐處理,更換全部撐桿螺栓,涂刷防銹漆。
(2)在電纜站柱底部橫向加裝一根扁鐵,分別將A、B、C 三相緊密連接在一起后與終端接地網(wǎng)緊密連接,以改善A 相接地,如圖4 所示。
(3)立即向調(diào)度申請線路停電處理,將原有的連接鋁排拆除,按照設(shè)計要求重新安裝,并用環(huán)氧泥將保護箱密封,防止水汽進入,如圖5 所示。
處理后再次對終端構(gòu)架螺栓進行溫度監(jiān)測,并檢查三相接地線內(nèi)部電流,檢測結(jié)果顯示,通過改善接地和重新搭接鋁排,回流線內(nèi)部的環(huán)流消失、螺栓節(jié)點處的溫度下降到正常區(qū)間。
圖4 處理后的1 號塔電纜終端接地系統(tǒng)
圖5 鋁排改接后的接地箱內(nèi)部
線路的設(shè)計、施工、運行工作是一項復雜、系統(tǒng)的工程,任一環(huán)節(jié)產(chǎn)生問題,都將對線路的安全運行產(chǎn)生重大影響。為保證電纜設(shè)備的安全穩(wěn)定運行,今后要進一步做好以下幾方面工作:(1)監(jiān)理、施工單位應該加強安裝現(xiàn)場監(jiān)督、管控,嚴格按照設(shè)計要求進行安裝施工,杜絕安裝質(zhì)量問題的發(fā)生。(2)設(shè)備運行管理單位在驗收時,應該按照相關(guān)驗收規(guī)程、規(guī)范,嚴把質(zhì)量關(guān),確保設(shè)備零缺陷投運。(3)繼續(xù)加大紅外測溫、在線監(jiān)測等技術(shù)手段在運行工作中的應用,確保缺陷盡早發(fā)現(xiàn)、盡快消除,不斷提高設(shè)備的健康運行水平。
[1]鄭肇驥,王焜明.高壓電纜線路[M].北京:水利電力出版社,1983:202-214.
[2]DL/T664—2008 帶電設(shè)備紅外診斷應用規(guī)范[S].北京:中國電力出版社,2008.
[3]陳永輝,蔡 葵,劉永軍,等.供電設(shè)備紅外診斷技術(shù)[M].北京:中國水利水電出版社,2006:19-21.
[4]王 偉,等編著.交聯(lián)聚乙烯(XLPE)絕緣電力電纜技術(shù)基礎(chǔ)[M].第3版.西安:西北工業(yè)大學出版社,2011:3862-392.