單芯10kV主電纜的敷設方式的改造

史國棟，朱 琦

(1.濟寧陽光化學有限公司,山東 濟寧 272100;2.濟寧孔子文化旅游集團有限公司,山東 濟寧 272100)

1 現狀及故障維修

1.1 電力電纜現狀

濟寧陽光化學有限公司電源引至園區110kV王石變電所10kV陽光線，電纜型號：FS-YJV62-1×500，線路所帶固定容量8750kVA，目前最大運行電流約330A。采用單芯1×500電纜由王石變敷設至陽光配電室，單根敷設長度約2100m，王石變電所014開關柜處單端接地，另一端不接地。

1.2 故障簡述

(1) 2018年3月8日陽光線發現電纜受損點2處，一處位于王石變電所電纜室內，一處位于園區大橋下電纜井內。經過分析電纜受傷原因，發現鋼鎧層出現大的環流電流是導致電纜發熱受損的主要原因。

(2 )2019年7月15日維修電纜發熱點3處，一處位于王石變電所10kv陽光線014開關柜出線2米處，另外兩處位于園區大橋下，經過檢查發現還是由于電纜銅屏蔽層發熱所致。

總結上述故障原因，主要原因為電纜金屬護套感應電壓過大，電纜外皮損傷導致多點接地，從而電纜金屬護套產生大的電流環流發熱所致。

2 電纜金屬護套的感應電壓計算

現在所使用的主電纜采用平行排列的方式敷設于電纜橋架和電纜溝中。其中架空部分約350米，地下部分約1750米。由電磁感應原理可知，電纜金屬護套中存在一定的感應電動勢。根據GB50217-2018要求：非直接接地一端金屬護套中的感應電壓不超過50V，如加設防止觸電措施者可提高至100V以下。

平行排列敷設的單芯電纜金屬護套感應電壓計算公式：

(1)

2001年1月，江澤民在全國宣傳部長會議上的講話中提出：“法治屬于政治建設，屬于政治文明”［1］135，第一次明確使用政治文明這一概念。之后，2002年5月31日，江澤民在中央黨校省部級干部進修班畢業典禮的講話中，明確指出：“發展社會主義民主政治，建設社會主義政治文明，是社會主義現代化建設的重要目標。”［2］2416把政治文明與物質文明、精神文明并列為社會主義現代化建設的重要目標。黨的十六大進一步明確指出：“發展社會主義民主政治，建設社會主義政治文明，是全面建設小康社會的重要目標。”并對政治文明的實現途徑和根本要求做了深入的闡述，把政治文明作為社會主義政治建設的發展目標和價值取向。

(2)

其中，EA，EB，EC是電纜中每千米的感應電動勢；

式(1)，(2)中，a=4πfln2×10-4，Ω/km

Y1=Xm+a,S-電纜中心距；rm-護套平均半徑；

f-工頻；

(3)

對于一端直接接地，另一端感應電動勢應滿足不等式L的長度；經式(3)計算如表1。

表1 電流在330安時每千米的感應電動勢值

根據表1，可以看出平行排列時，兩邊的感應電動勢最大，選取兩邊的電纜感應電動勢為標準，已知現有電纜長度為2100米，取E=51.8×2.1=108.78V，遠遠大于國家標準值50V。因此現有電纜敷設距離及接地方式不能滿足規范要求。

3 現有接地方式及選擇

(1)為了避免感應過電壓造成危害，必須選用有效的電纜保護接地措施。根據現有的接地方式而言，感應電壓會隨著輻射距離的增長而越來越大，不接地端產生的工頻感應電壓及在短路與雷電波或內部過電壓流入高壓電纜在金屬護套上產生很高的沖擊電壓，過電壓很可能會損傷主電纜絕緣，造成電纜護層的多點接地；大幅減小電纜的使用壽命。因此選擇采用一端直接接地，另外一端經電纜護層保護器接地。

(2)增加電纜護層保護箱，就是給不接地端作高阻接地，形成一端接地，一端高阻接地，能減小過電壓和兩端直接接地的大環流。其中起主要作用的為電纜護層保護器，正常工作條件下，呈現較高的電阻，此時流經護層保護器的電流很小，不會影響電纜護層的運行方式，當過電壓侵入時，不接地端的護套處會出現較高的沖擊過電壓，這時護層保護器呈現較小的電阻，使過電壓能量較容易地經保護器流入大地，而保護器自身不會被損壞，過后不接地端又恢復呈現高阻狀態。

4 電纜改造措施

改造后電纜接地方式(一端接地，一端保護器)見圖1。

圖1 改造后電纜接地方式(一端接地，一端保護器)

4.1 減小電纜敷設長度

截取3個施工點把2100米單芯電纜分為四段，長度分別為500米,500米,480米，620米。根據表1取值計算最大長度感應電動勢為32.116V,小于國家標準值50V；符合要求。

4.2 選取施工地點

施工點選取以施工方便、地勢高為原則，選取固有的3個電纜檢修井作為電纜施工點，電纜施工點均位于電纜敷設管廊旁，制作電纜分支箱三臺。

4.3 制作電纜分支箱

(1)電纜分支箱采用歐式結構，為兩進兩出，其中一路為后介入歐式避雷器。電纜分支箱電氣圖見圖2。

圖2 電纜分支箱電氣圖

(2)電纜分支箱外殼材料采用不銹鋼板，外殼的防護等級不低于IP44。外殼具有足夠的機械強度，在起吊、運輸和安裝時不應變形或損傷。外殼具有防火、防塵、防水、防潮、耐腐蝕、防鹽霧、抗污染等特點，適合各種惡劣的環境。箱體的結構應滿足戶外全天候運行條件。

4.4 電纜護層保護箱安裝

電纜護層保護箱安裝于電纜分支箱內，內含有電纜護層保護器、連接銅排、銅端子等，用于電纜護層的保護接地。主保護器采用ZnO壓敏電阻電纜護層保護器，密封結構采用硅橡膠密封，達到較高的密封防水要求。全部采用鑄鋁或不銹鋼外殼，導體連接件采用鍍錫銅排，并采用螺栓壓接，安裝簡單，便于預防性試驗時電纜金屬護套與保護器間脫開。單芯電纜護層結構見圖3。

圖3 單芯電纜護層結構圖

5 結論

通過對比改造前后的實際運行效果，并結合理論計算；表明單芯電纜的接地方式、敷設距離對電纜的安全運行起到至關重要的作用，通過增加電纜分支箱降低感應電動勢，減少大的環流對電纜護層的影響，可有效解決電纜發熱的問題。