高(gāo)壓電纜接地環流異常原因分析及典型案例

作(zuò)者：小(xiǎo)編更新時(shí)間：2024-06-11 點擊數：

一、電纜接地環流簡介

110千伏及以上(shàng)電纜采用(yòng)單芯結構，其工(gōng)作(zuò)電流産生的交變磁場将在金(jīn)屬護層上(shàng)産生感應電勢，若護套通過大(dà)地形成通路，金(jīn)屬護層上(shàng)将産生接地環流。接地環流超标（環流值大(dà)于50A或超過負荷電流的20％或相間最大(dà)值/最小(xiǎo)值大(dà)于3）不僅影響電纜載流量和(hé)使用(yòng)壽命，環流引起的嚴重發熱會(huì)燒毀接地線或接地箱，消缺不及時(shí)可能(néng)會(huì)引發惡性電網事(shì)故。

二、電纜接地環流影響因素

影響電纜接地環流的主要有以下(xià)因素：

1、電纜的接觸電阻

如果存在焊接不好(hǎo)或者接觸不良的位置導緻某相接觸電阻增大(dà)時(shí)，該相的接地環流會(huì)顯著變小(xiǎo)，但(dàn)另外(wài)兩相的接地環流并不一定随之減小(xiǎo)。随着電阻的增大(dà)，總接地電流也(yě)并不一定随之減小(xiǎo)。

2、接地電阻

随着接地電阻與大(dà)地回路電阻之和(hé)的增加，各相接地環流都在減小(xiǎo)。但(dàn)接地電阻過大(dà)，會(huì)導緻接地處接觸不良，引起發熱和(hé)損耗。

3、電纜的接地方式

爲了(le)限制電纜金(jīn)屬護層上(shàng)的感應電勢，高(gāo)壓電纜通常采用(yòng)護套或屏蔽層單端接地、兩端接地、交叉互聯等接地方式。對(duì)較長的高(gāo)壓電纜線路，能(néng)有效限制接地環流的是交叉互聯接地方式。

圖1交叉互聯等效電纜

其中，Ia、Ib、Ic分别爲A、B、C 三相高(gāo)壓電纜金(jīn)屬護套上(shàng)流過的電流值；Ie爲經過大(dà)地回路的電流值；Rd爲大(dà)地回路的等效電阻，Rd1和(hé)Rd2爲電纜護套兩端接地電阻；通常情況下(xià)，三相電纜的運行電流數值上(shàng)可默認爲一緻，通過三相電流間的相位差，還抵消在完整交叉互聯段内電纜金(jīn)屬護層上(shàng)的感應電壓，從(cóng)而達到(dào)降低(dī)接地環流的目的。

4、各電纜分段長度、電纜排列方式、相間距離等

電纜一般采用(yòng)交叉互聯的接地方式以減低(dī)接地環流，在電纜排管敷設的工(gōng)程實踐中，大(dà)量存在護套交叉互聯的各段具有不同長度和(hé)不同排列方式的情況。由于相同線芯電流下(xià)單位長度電纜水(shuǐ)平或豎直排列方式下(xià)，金(jīn)屬護套感應電壓大(dà)于直角三角形排列方式下(xià)護套感應電壓。因此在不等長分段電纜中，較長的電纜采用(yòng)感應電壓小(xiǎo)的三角形排列方式，較短的電纜采用(yòng)感應電壓大(dà)的水(shuǐ)平或豎直排列方式，有利于降低(dī)大(dà)段護套感應電壓，即可通過适當選取各小(xiǎo)段排列方式來(lái)平衡電纜長度差帶來(lái)的感應電壓差，以降低(dī)護套環流。

三、電纜接地環流異常分析

1、交叉互聯換相失敗

圖2 交叉互聯錯誤接線示意圖

換相失敗将導緻失去某一個方向電流相量，此時(shí)護套接地電流顯著增大(dà)，最終可能(néng)引發運行故障。不同換位失敗的情況，三相電流的幅值、相位均存在較大(dà)差異。換位失敗表現(xiàn)爲兩相接地電流較接近，而另一相電流相對(duì)較小(xiǎo)，一般爲最小(xiǎo)接地電流相2倍左右。

2、箱内進水(shuǐ)

交叉互聯箱進水(shuǐ)時(shí)，箱内水(shuǐ)體形成的接地電阻較小(xiǎo)，箱内外(wài)水(shuǐ)體相連相當于電流直接接地。如下(xià)圖所示，a或b或c處直接接地。

圖3 箱内進水(shuǐ)交叉互聯示意圖

常年降雨可能(néng)導緻電纜溝交叉互聯箱内長期積水(shuǐ)，特别是兩箱均進水(shuǐ)時(shí)，容易接地電流高(gāo)達數百安培，護套電流出現(xiàn)突增，電纜内部熱量急劇(jù)上(shàng)升。一箱進水(shuǐ)，故障回路三相電流有略微差别，相對(duì)非故障時(shí)段增加約2.5 倍。

3、同軸電纜斷裂

采用(yòng)交叉互聯接地方式的線路一般大(dà)于1 km，同軸電纜一旦斷開(kāi)，将在斷開(kāi)處産生上(shàng)百伏電壓，對(duì)線路構成重大(dà)威脅。同時(shí)導緻相關聯金(jīn)屬護套無法形成回路，護套内無法通過環流。

四、電纜接地環流異常典型案例

某110千伏線路爲架空(kōng)—電纜混聯線路，其中電纜型号爲YJLW03—64/110—1×800mm2，該線路于2014年9月投運，長度約1220米。2016年12月27日，對(duì)該電纜接地系統進行改造，采用(yòng)交叉互聯方式接地。完整的交叉互聯段爲站(zhàn)内、#1箱、#2号箱和(hé)站(zhàn)外(wài)鐵(tiě)塔，#1和(hé)2#爲交叉互聯箱，其餘均爲直接接地。其接地環流檢測結果如下(xià)表：

表1 某110千伏電纜線接地環流測試結果

按照Q/GDW11316《電力電纜線路試驗規程》中5.2.3規定：接地環流與負荷電流比值小(xiǎo)于20%；單相接地環流最大(dà)值與最小(xiǎo)值的比值小(xiǎo)于3。當負荷電流爲57.8A時(shí)，站(zhàn)内直接接地箱、1#和(hé)2#交叉互聯箱的A、B、C三相的外(wài)護層電流分均嚴重超出規程要求，且單相接地環流的最大(dà)值與最小(xiǎo)值比值（37.6/9.7=3.88）也(yě)大(dà)于3。

根據上(shàng)表中所測接地環流數據分析可知(zhī)：1#井内A相接地環流38.2A，對(duì)應2#井C相接地環流37.6A；1#井内B相接地環流28.5A，對(duì)應2#井A相接地環流32.7A；1#井内C相接地環流10.2A，對(duì)應2#井B相接地環流9.7A。三相接地環流分别流經途徑爲A相接地環流未流過B相铠裝、B相接地環流未流過C相铠裝、C相接地環流未流過A相铠裝，如下(xià)圖及表所示。