一起110 kV 電纜終端特殊部位發熱的分析處理

王雨陽，王永強，王 浩

(南京供電公司，江蘇南京 210013)

隨著社會經濟的發展和城市美化建設的需要，越來越多的高壓電纜應用到輸電線路中，架空線-電纜混聯線路[1]的規模逐年增大，南京城區110 kV 電纜化率已達40%以上。隨著電纜設備規模的不斷加大，電纜設備的故障率也在逐年攀升，導致電纜設備故障的原因主要有產品生產質量問題、安裝工藝不良、外力破壞等。文中主要介紹南京供電公司2013年紅外測溫中發現的一起110 kV 電纜終端構架撐桿螺栓部位發熱缺陷，通過對發熱部位的檢查、分析，最終確認缺陷產生的原因，并提出了具體的處理措施。

1 設備概況

110 kV 莫虎2 號線為架空線-電纜混聯線路，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 號線電纜設備明細

2 發熱情況

2013年1 月10 日20:50，紅外測溫發現110 kV莫虎2 號線1 號塔電纜終端B、C 相構架撐桿螺栓發熱。現場測得A、B、C 相構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%。參照規范要求，熱點溫度＞90℃或相對溫差≥80%，為嚴重缺陷[2]。連續多天跟蹤監測發現，發熱部位溫度始終維持在這一水平。

3 原因分析

電纜構架屬于電流致熱型設備[3]，發熱是由于有電流做功，分析該段電纜金屬護層接地方式，判斷該部位產生電流有3 種可能：（1）莫愁變GIS 終端側電壓護層保護器[4]發生擊穿，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流；（3）中間接頭至1 號塔段電纜金屬護套已經損壞，存在接地點。

（1）調度OPEN-3000 系統顯示，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。線路運行狀態良好，未發生任何過載及過電壓情況。檢查莫愁變GIS 終端側電壓護層保護器，鉗形電流表測得保護器進線同軸電纜內部三相電流均為零，可以確定保護器工作狀態良好，未發生擊穿，排除因電壓護層保護器發生擊穿產生環流的可能。

（2）檢查發現，1 號塔電纜終端B、C 相構架撐桿螺栓銹蝕嚴重，測得構架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。進一步檢查發現，A 相接地扁鐵與地下接地網連接明顯松動、不牢固。鉗形電流表測得尾管接地線內部A、B、C三相電流分別為149.2 A，154.4 A，156.7 A。可以判定電纜護套中的感應電流已形成了環流。運行中電纜金屬護套長期存在環流，導致電纜發熱，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，打開接地箱后發現接地箱內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接地端子接地，如圖1 所示。根據現場接地箱安裝情況，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生感應電流，在鋁排互聯后接地，感應電流通過回流線形成回路，產生了環流。

圖1 中間接頭接地箱內鋁排連接情況

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 相構架撐桿螺栓氧化銹蝕，電阻較大，從而產生明顯的發熱現象。

圖3 1 號塔電纜終端架構簡圖

4 整改措施

對于現場存在的問題，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緊密連接，以改善A 相接地，如圖4 所示。

（3）立即向調度申請線路停電處理，將原有的連接鋁排拆除，按照設計要求重新安裝，并用環氧泥將保護箱密封，防止水汽進入，如圖5 所示。

處理后再次對終端構架螺栓進行溫度監測，并檢查三相接地線內部電流，檢測結果顯示，通過改善接地和重新搭接鋁排，回流線內部的環流消失、螺栓節點處的溫度下降到正常區間。

圖4 處理后的1 號塔電纜終端接地系統

圖5 鋁排改接后的接地箱內部

5 結束語

線路的設計、施工、運行工作是一項復雜、系統的工程，任一環節產生問題，都將對線路的安全運行產生重大影響。為保證電纜設備的安全穩定運行，今后要進一步做好以下幾方面工作：（1）監理、施工單位應該加強安裝現場監督、管控，嚴格按照設計要求進行安裝施工，杜絕安裝質量問題的發生。（2）設備運行管理單位在驗收時，應該按照相關驗收規程、規范，嚴把質量關，確保設備零缺陷投運。（3）繼續加大紅外測溫、在線監測等技術手段在運行工作中的應用，確保缺陷盡早發現、盡快消除，不斷提高設備的健康運行水平。

[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 帶電設備紅外診斷應用規范[S].北京：中國電力出版社，2008.

[3]陳永輝，蔡 葵，劉永軍，等.供電設備紅外診斷技術[M].北京：中國水利水電出版社，2006：19-21.

[4]王 偉，等編著.交聯聚乙烯（XLPE）絕緣電力電纜技術基礎[M].第3版.西安：西北工業大學出版社，2011：3862-392.