電纜金屬護(hù)層接地系統(tǒng)分析
時間:2022-03-20 09:21:05
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摘要:以某市政工程為例,基于理論計算和實(shí)際測量分析金屬護(hù)層接地系統(tǒng)最優(yōu)配置,發(fā)現(xiàn)受制于現(xiàn)場環(huán)境的原接地系統(tǒng)存在部分電纜接地環(huán)流過大、護(hù)層電壓超過規(guī)定值的問題,危及運(yùn)行人員安全。根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)范和計算推演,提出了接地系統(tǒng)變更方案,并就安裝工藝、防水措施等方面進(jìn)行了改進(jìn)。
關(guān)鍵詞:輸電電纜;金屬護(hù)套;接地環(huán)流;感應(yīng)電壓
隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展,110kV交聯(lián)聚乙烯單芯電纜得到廣泛應(yīng)用。與具有良好磁屏蔽的三芯電纜不同,運(yùn)行中的單芯電纜產(chǎn)生的交變感應(yīng)磁通與金屬護(hù)套交鏈,會在金屬護(hù)套中感應(yīng)出感應(yīng)電動勢。當(dāng)電纜的金屬護(hù)套兩端與大地形成回路時,金屬護(hù)套中流過的電流會使電纜發(fā)熱,大大減小了電纜的載流量和電纜的運(yùn)行壽命。根據(jù)GB50217—2007《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》規(guī)定,單芯電纜線路的金屬護(hù)套只有一點(diǎn)接地時,金屬護(hù)套任一點(diǎn)的感應(yīng)電壓(未采取能有效防止人員任意接觸金屬層的安全措施時)不得大于50V;除上述情況外,不得大于300V,并應(yīng)對地絕緣。本文以南通供電公司躍龍路-嗇園路電纜改造工程為實(shí)例,分析110kV金屬護(hù)層接地系統(tǒng),探究系統(tǒng)的優(yōu)化和改造方案。
1工程概況
南通供電公司躍龍路(世紀(jì)大道-長江路)、嗇園路(城山路-園林路)110kV電纜遷移工程是2017~2018年市政重點(diǎn)工程,工期45天,停電時間8天,改造電纜長約5.2km,共計接地點(diǎn)9處,如圖1所示。經(jīng)實(shí)際測量,各接地點(diǎn)間電纜長度及接地類型見表1。
2接地系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化
結(jié)合理論分析和現(xiàn)場測量結(jié)果,可采取以下措施來優(yōu)化110kV單芯電纜的接地系統(tǒng)。(1)針對接地點(diǎn)#1、#3的感應(yīng)電壓超標(biāo)問題,采取的措施是保直保接地方式,即取線路中間部位單點(diǎn)直接接地,兩端經(jīng)電纜護(hù)層電壓限制器接地。通過中間點(diǎn)直接接地,護(hù)層的電壓降為原來的一半,如圖2所示。(2)針對交叉互聯(lián)段不等長造成接地環(huán)流過大的問題,采取的措施是在最長段截取與后兩段同長度的電纜,破開外護(hù)套后安裝一組直接接地箱,并將#6接地點(diǎn)原直接接地箱更換為保護(hù)接地箱,如圖3所示。(3)在實(shí)際交叉互聯(lián)施工中,常出現(xiàn)同軸電纜護(hù)層換位錯誤,使三相電纜不能完全換位,導(dǎo)致被換位的三段電纜金屬護(hù)套中的感應(yīng)電流方向一致的事件。這種情況下,110kV臨軍線中#7~#9接地點(diǎn)最高電壓將達(dá)到121V,超過規(guī)定值,嚴(yán)重影響電纜的載流量,危及電力施工人員的安全。一旦發(fā)生同軸電纜交叉互聯(lián)的接線錯誤,就很難通過常規(guī)手段檢測出來,即使發(fā)現(xiàn)運(yùn)行中的電纜有此類情況,排除故障的代價也很大。為此,在施工過程中應(yīng)重點(diǎn)檢查交叉互聯(lián)電纜的連接狀況。利用色標(biāo)、編號等方法確定三相的位置。施工完成后應(yīng)進(jìn)行護(hù)套感應(yīng)環(huán)流試驗(yàn),以確定交叉互聯(lián)換位的正確性。(4)南通地區(qū)地下水位較高,且目前的電力井防水工藝達(dá)不到二級抗?jié)B標(biāo)準(zhǔn)。原設(shè)計采用保護(hù)接地箱、交叉互聯(lián)箱與電纜接頭共井的方案,一旦后期運(yùn)行過程中,上述接地箱進(jìn)水后,就會造成保護(hù)接地電阻被短路、交叉互聯(lián)系統(tǒng)被破壞,最嚴(yán)重時相當(dāng)于電纜金屬護(hù)套兩端直接接地,產(chǎn)生接近于負(fù)荷電流的接地環(huán)流。為此,本工程進(jìn)行了設(shè)計變更,將電纜護(hù)層保護(hù)箱設(shè)置到地面。
3結(jié)語
(1)金屬護(hù)套環(huán)流。該電纜金屬護(hù)套與大地不構(gòu)成回路,金屬護(hù)套上只有感應(yīng)電壓,沒有感應(yīng)電流。接地方式的改變,不影響電纜金屬護(hù)套上的電容電流大小(只與電纜結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)),故優(yōu)化后的電纜金屬護(hù)套環(huán)路電流就等于其電容電流。而實(shí)測結(jié)果也表明,電纜金屬護(hù)套環(huán)路電流很小,僅為1.7A左右。(2)金屬護(hù)套感應(yīng)電壓。投運(yùn)當(dāng)日實(shí)測,最長線路的感應(yīng)電壓為28.4V,小于50V,采取一定的絕緣措施后滿足安全要求。從運(yùn)行歷史記錄看,該線路歷年負(fù)荷率不超過50%,因此正常運(yùn)行情況下感應(yīng)電壓不到28.4V的一半。其它電纜線路正常情況下的最大感應(yīng)電壓都不超過50V。
參考文獻(xiàn)
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[2]GB50168—2006電氣裝置安裝工程電纜線路施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].
作者:龔燈才 孫逸倫 尹海海 袁婷婷 單位:國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南通供電分公司