賀蘭山750kV變電站 66kV 2號站用變電纜屏蔽接地故障分析

張耘溢

摘要：本文對主要寫了賀蘭山750kV變電站66kV站用變進線電纜在運行中多次故障的分析和改進措施。

關鍵詞：單芯電纜 接地 金屬屏蔽層 金屬屏蔽層保護器 感應電壓

中圖分類號：TM411文獻標識碼： A

一、 概述

賀蘭山750kV變電站66kV站用變進線電纜在運行中多次出現故障，使賀蘭山變電站多次處于站用變單電源運行狀態，對750kV變電站運行帶來了很大的隱患。

二、故障情況

2.1、2011年3月28日賀蘭山變電站運行人員巡視，發現66kV站用變進線電纜，屏蔽層接地電纜連接高壓電纜過電壓保護器中間連接處發熱。檢修人員現場檢查看到電纜屏蔽引下線與穿管接觸處有明顯的燒灼痕跡，如圖1。紅外成像觀測燒灼處溫度達到63.5度，如圖3。鉗形電流表測量其接地電流數據為：A:0A B:0.3A C:0.3A 總接地電流0A。

（圖1）（圖2）

設備停電后進行檢查，打開電纜屏蔽層保護器接地箱看到從上至下第三相保護器炸裂（經檢查，第三相為B相套管屏蔽引下線），其

他兩相有潮濕跡象，箱內潮濕，金屬連接片有嚴重銹蝕，如圖3。引

線固定銅塊嚴重銹蝕，固定絕緣板有燒灼痕跡如圖4。

（圖3）

(圖4)

分析原因

2.1.1引下線燒灼、發熱分析：由于引下線較堅硬，與穿管接觸處未做保護措施，長期受力使引下線表皮絕緣破損，當絕緣破損到一定程度，電纜屏蔽接地電流形成對地通路，發熱最終導致此處形成燒灼。

2.1.2電纜護套保護器炸裂分析：垂直穿管上端未做封閉，下部被熱縮管封閉直至接地箱，雨雪天氣，雨水從穿管上部經穿管及熱縮管倒灌至接地箱，大量的雨水使最下部保護器嚴重受潮（此保護器主要由氧化鋅閥片組成），運行電壓作用下，炸裂、燒毀。

2.1.3固定絕緣板燒灼、固定銅塊銹蝕分析：雨水進入接地箱，接地箱內嚴重受潮，使原本絕緣的固定絕緣板失去絕緣作用，電纜屏蔽電流經受潮的絕緣板與地間形成通路，長期作用下使絕緣板形成燒灼痕跡。由于受潮嚴重，在銅塊表面形成銹蝕。

分析結論：引起本次故障的主要原因為安裝工藝不良。確定重新更換電纜屏蔽保護箱，更換時嚴格按照工藝流程安裝，避免在此出現此情況，裝設通風、防雨裝置，處理后投入運行。

2.2、2011年5月21日賀蘭山變電站運行人員巡視，發現66kV站用變進線電纜，電纜溝內部分有很大的電流聲，設備停電后進行檢查，

打開電纜屏蔽層保護器接地箱看到從上至下第二相保護器炸裂如圖5

（圖5）

電纜溝內鋪設的電纜中部出現電纜護層擊穿現場如圖6，

（圖6）

分析原因：

2.2.1再次出現電纜屏蔽層保護器炸裂現象，保護箱內也沒有出現銹蝕受潮現象。

2.2.2電纜外護套出現擊穿燒損現象。

2.2.3現場檢查發現電纜采用的是單端經金屬屏蔽層保護器接地。

從以上兩點來看應該出現的問題是電纜屏蔽層接地方式選擇錯誤，因為電纜金屬屏蔽層作用是使電廠方向與絕緣半徑方向相同、承擔不平街電流和防止軸向表面放電，但是單芯電纜金屬屏蔽層解決了這些問題的同時出現了電纜金屬屏蔽層感應電壓。

而電力安全規程規定：電氣設備非帶電的金屬外殼都要接地，因此電纜的金屬屏蔽應當接地。通常35kV及以下電壓等級的電纜都采用兩端接地方式。這是因為這些電纜大多數是三芯電纜，在正常運行中，流過三個線芯的電流總和為零，在金屬屏蔽層外基本上沒有磁鏈。這樣，在金屬屏蔽層兩端就基本上沒有感應電壓，所以兩端接地后不會有感應電流流過金屬屏蔽層。但是當電壓超過35kV時，大多數采用單芯電纜供電，單芯電纜的導體線芯與金屬屏蔽層的關系，可看作一個變壓器的初級繞組。當單芯電纜線芯通過電流時，必定會有磁力線交鏈金屬屏蔽層，使兩端出現感應電壓。此時，如果仍將金屬屏蔽層兩端三相互聯接地，則金屬屏蔽層將會出現很大的環流，其值可達線芯電流的50%--95%，形成金屬護套損耗，使金屬屏蔽層發熱，這不僅浪費了大量電能，而且降低了電纜的載流量，并加速了電纜絕緣老化，嚴重情況會導致電纜的護套著火，因此單芯電纜不應兩端接地。個別情況（如短電纜小于100M或輕載運行時）方可將鋁包或金屬屏蔽層兩端三相互聯接地。

然而，當金屬屏蔽層有一端不接地后，接著帶來了下列問題：若電纜金屬護層一端三相互聯并接地，另一端不接地，則電纜金屬護層中雖無環流，但當雷電波或內部過電壓波沿電纜線芯流動時，電纜金屬護層不接地端會出現較高的沖擊過電壓，或當系統短路事故電流流經電纜線芯時，其護層不接地端也會出現很高的工頻感應過電壓。上述過電壓可能擊穿電纜外護層絕緣，造成電纜金屬護層多點接地故障，大幅增加環流附加熱損耗，嚴重地影響電力電纜正常運行甚至大幅減少電纜使用壽命。

2.2.4現在常用的單芯電纜接地有下面5種方式

2.2.4.1.護層一端直接接地，另一端通過護層保護接地--可采用方式；?（感應電壓小于50V）

2.2.4.2.護層中點直接接地，兩端屏蔽通過護層保護接地--常用方式；（電纜長于1KM?）

2.2.4.3.護層交叉互聯--常用方式；?(感應電壓大與100V,長度大于1KM)

2.2.4.4.電纜換位，金屬護套交叉互聯--效果最好的接地方式；?(感應電壓大與100V,長度大于1KM)

2.2.4.5.護套兩端接地--不常用，僅適用于極短電纜和小負載電纜線路。（感應電壓小于50V）

三、接地方案

根據城市電力電纜線路設計技術規定（DL/T5221-2005）第十節電纜金屬屏蔽或屏蔽層接地方式中未采取措施的滿負載情況下，電纜感應電壓不得＞50V（2000米），采取措施的滿負載情況下感應電壓不得＞100V（4000米）所以賀蘭山變電站66kV進線電纜接地方式為：66kV240mm2截面單芯電纜在2公里長度范圍內，護套感應電壓小于50V，采用單端直接接地，另一端經金屬屏蔽層保護器接地。

四、小結

單芯電纜接地方式有很多種，在選擇接地方式的時候，要結合電纜實際鋪設及運行方式，計算好感應電壓，確定一個最合適的電纜運行方式，從而保證系統經濟安全運行。

參考文獻

[1]王偉，李云財，馬文月，文武 電力電纜及附件培訓教材匯編 國網武漢高壓院，2008

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