變電所高壓電纜隱患分析與治理

(連云港堿業有限公司，江蘇連云港 222042)

1 隱患現狀

連云港堿業有限公司主6 kV變電所至輔助裝置變電所Ⅰ、Ⅱ段進線電纜，6 kV變電所至生產裝置變電所Ⅲ段進線電纜，1#、2#石灰變壓器，1#～6#循環水泵，1#、2#煅燒變壓器，1#、2#儲運變壓器，1#、2#成品變壓器,南門變壓器，1#、2#輸化鹽變壓器等，使用的高壓電纜型號為：YJLV22-3.6/6。6 kV輔助裝置變電所是化工生產的樞紐變電所，正常采用兩段母線分段運行方式，分別向空壓站、壓濾裝置、循環水系統、鈣廠裝置、機修電修、辦公大樓等設施提供電源。因近幾年產能提升、設備增加、輔助裝置變電所的負荷逐年增加，兩段電源不能互備。一旦發生故障只有減產或停產待修，將給我廠帶來巨大的經濟損失。自投運以來已經運行32年，期間因電纜絕緣故障，多次發生事故，影響我廠電力系統的安全運行。經分析上述電纜存在以下安全隱患：

1.1 電纜絕緣屏蔽層存在缺陷

通過對故障電纜的解剖分析，發現故障電纜的半導電絕緣屏蔽層和絕緣層被纏繞包扎，部分半導體絕緣屏蔽層和絕緣層分離，并且外部水分直接進入間隙，到達屏蔽層和絕緣層之間，導致嚴重的水樹枝，是導致故障的主要原因。

“水樹枝”現象一般是由于線芯進水，或者交聯絕緣有水，以及電纜與水相接觸，產生水樹枝。物理特征：水樹枝有反復出現的特征，比如受熱的情況會消失，而與水接觸又會出現的特點。電氣性能：水樹枝發生的條件有兩個：水和電場。在低電場的情況下就可以發生，而且不會有局部放電的現象發生，所以很難檢測。化學特性：水樹枝會導致絕緣電阻下降，介質損耗增加。從而導致電性能和物理機械性能下降。

上述電纜的半導電絕緣屏蔽層材料存在缺陷，不符合國標GB/T 12706.2-2008《額定電壓1 kV(Um=1.2kV)到35 kV(Um=40.5 kV)擠包絕緣電力電纜及附件第2部分：額定電壓6 kV(Um=7.2 kV)到30 kV(Um=36 kV)電纜》第7.1條之規定：導體屏蔽應是非金屬的，由擠包的半導電料或在導體上先包半導電帶再擠包半導電料組成，擠包的半導電料應和絕緣緊密結合。

1.2 電纜絕緣水平較低

小電流接地系統是指中性點未通過消弧線圈系統接地或不接地，當發生單相接地故障時，由于不能構成短路電路，接地電流往往遠小于負荷電流。這種系統通常用于一般的66 kV及以下系統。

當在中性點不接地系統中發生單相接地故障時，流過故障點的電容形成的電容電流非常小，而整個系統的中性電壓則發生了偏移(偏移程度取決于接地故障的程度)而中性點對地電壓即完全金屬性短路，電壓上升到相電壓，未接地相的對地電壓也上升(金屬性短路上升到線電壓)，但相對中性點電壓和相間的線電壓保持不變，所以整個系統可以保持，但由于電壓上升，是由整個系統對地的絕緣好壞決定的，所以在絕緣損壞之前，最好及時消除故障，不要在這樣的狀態下運行很久。

我廠電力系統是6 kV小電流接地系統，當發生單相接地時(圖1)，相電壓將升高至線電壓達到6.3 kV，且運行時間超過1 h。根據行業標準JBT8996-1999《高壓電纜選擇導則》第 4.2 B類：該類僅包括單相接地故障短時運行的系統，接地時間一般不超過1 h，但如果符合有關電纜產品標準規定，則允許運行較長時間。我廠上述電纜絕緣水平較低，相電壓只有3.6 kV,當發生單相接地故障引起電壓上升時，無法較長時間運行，需立即停電，以防引起故障擴大。

圖1 發生單相接地故障

1.3 電纜終端頭材料和制作工藝不符合國標

原電纜終端頭使用絕緣膠帶采用干包式工藝制作，不符合國標GB/T11033.2-1989《額定電壓26～35kV及以下電力電纜附件基本技術要求電纜終端頭》第 2.2條： 電纜終端頭按其結構和材質不同分為三類，各類終端的劃分原則如下：一類終端頭：高壓極與接地極之間以無機材料作為外絕緣，并具有容納絕緣澆注劑的防潮密封盒體的終端頭。二類終端頭：具有容納絕緣澆注劑的防潮密封盒體的終端頭。三類終端頭：以高分子材料制作的終端頭，包括現場制作的和工廠預制現場裝配的終端。第2.3條：戶內電纜終端可選用一類、二類或三類終端，戶外端可選用一類或三類終端的規定。

干包式電纜頭防水性、耐久性、美觀度差，它只能敷設在開放狀態，不能埋地敷設，安全性能差，接觸部位如接觸尖銳、外力的撞擊，可能造成傷口絕緣膠帶的損壞，造成漏電事故。

1.4 電纜橋架存在安全隱患

原電纜敷設路徑穿越石灰裝置區、鹽水裝置區、重堿裝置區，區域內空氣腐蝕大，粉塵多。部分電纜橋架嚴重銹蝕、支撐強度下降，出現傾斜，有坍塌的安全隱患。不符合國標GB50168-2006《電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗收規范》第4.2條的相關規定：4.2.1電纜支架的加工應符合下列要求：①鋼材應平直，無明顯扭曲。下料誤差應在5 mm范圍內，切口應無卷邊、毛刺。②支架應焊接牢固，無顯著變形。各橫撐間的垂直凈距與設計偏差不應大于5 mm。③金屬電纜支架必須進行防腐處理。位于濕熱、鹽霧以及有化學腐蝕地區時，應根據設計作特殊的防腐處理。

2 治理技術方案

2.1 用銅芯交聯聚乙烯絕緣電纜替換現有的高壓電纜

新型交聯聚乙烯電纜的導體屏蔽層在生產過程中一次擠包成型，半導電料應和絕緣材料能夠緊密結合(圖2)。因此可以避免絕緣屏蔽層存在安全隱患。

圖2 高壓電纜解剖圖

2.2 提高電纜額定電壓U0

根據國標GB/T 12706.2-2008《額定電壓1 kV(Um=1.2 kV)到35 kV(Um=40.5 kV)擠包絕緣電力電纜及附件 第2部分：額定電壓6 kV(Um=7.2 kV)到30 kV(Um=36 kV)電纜》第 4.1條之規定：U0-電纜設計用的導體對地或金屬屏蔽之間的額定工頻電壓。我廠電力系統屬于C類系統，考慮到留有一定的絕緣余量建議U0定為8.7 kV為宜。

2.3 冷縮電纜頭取代現有的干包頭

冷縮電纜終端頭是由彈性體材料(常用的硅橡膠和乙丙橡膠)在工廠注塑硫化制成的部件，然后用塑料螺旋支撐進行擴展和襯里，形成的電纜附件。在現場安裝期間，這些預擴張件套在處理過的電纜的端部或接頭處，并且提取內部支撐的塑料螺旋條(支撐件)，并且通過將它們壓在電纜絕緣體上，形成電纜附件。因為它取決于室溫下的彈性收縮力，而不是熱縮電纜附件的熱收縮率，所以俗稱冷縮電纜附件。該冷縮電纜終端具有體積小，操作方便，快速，無需專用工具，適用范圍廣，產品規格少的優點。與熱縮電纜附件相比，它不需要用火加熱，并且當安裝后移動或彎曲冷縮電纜附件時，附件內部沒有脫落的危險(因為冷縮電纜的末端是靠彈性壓縮力壓緊的)。因此，建議將所有電纜升級為干包頭，制作冷縮電纜頭。

2.4 更新部分存在安全隱患的電纜橋架

對位于濕熱、鹽霧以及有化學腐蝕區域有安全隱患的電纜橋架，采用防腐型玻璃鋼橋架予以更換，部分電纜橋架路徑變更，以避開化學腐蝕區域，確保電纜線路的安全運行。

FRP(玻璃鋼)橋架是由FRP和阻燃劑等材料制成，采用復合模壓材料和不銹鋼屏蔽網壓制而成。 所選材料導熱系數低，添加的阻燃劑使產品不僅具有耐火、隔熱、自熄性，而且還具有高耐腐蝕性。 同時，它們還有結構輕、耐老化、安全可靠的優點。 它們可以方便地在金屬橋架，以及化學、冶金、石油和其他強腐蝕環境下使用。

3 結 語

經過改造后，已消除連云港堿業有限公司電力系統安全方面的隱患。輔助裝置變電所兩段電源能夠互備，電力電纜的安全性能能滿足相關標準和化工生產的要求，減少對化工生產的影響，具有良好的效益。