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从故障看电力电缆设计及施工

文章来源:admin  发布时间:2016-12-08 13:12  浏览量:

  近几年来由于经济发展较为迅猛,电力负荷也随之大幅增长。为了适应经济的发展,提高供电能力,某热电公司新上了一批电力项目,并且一些新建工程选用了单芯电力电缆。但在1997年前后单芯电力电缆出了几次故障,使人们对单芯电力电缆的应用产生了疑问。因此,清楚分析事故原因,正确认识单芯电缆,将会对目前及今后电力的飞速发展起到有益作用。
    1 事故简例
    老城东变电所主变额定容量31.5 MVA,额定电流1734 A。当时10.5 kV侧负荷小,选用了YJV32-8.7/15-1×240 mm2型电缆每相用两根电缆并联,电缆敷设从主变10.5 kV构架至配电室,以电缆沟为主,但在构架附近,由于电缆备用长度大于10 m,采用分相盘成圆圈后埋入地下,屏蔽两端接地。 1997年夏季,发生系统事故。经查找在电缆埋入地下部分损坏,而当时负荷电流仅约600~800 A。老城东变电所35 kV出线构架至终端杆之间用电缆连接,电缆为YJLV32-26/35-1×240 mm2,电缆直埋,备用长度分相盘卷后埋入。屏蔽两端接地。1996年夏季,系统单相接地,经检查,此电缆一终端根部有20 cm长已经焦糊,而铠装的接地线焊接不良。西热电厂35 kV出线刀闸至架空线路端杆用YJLV32-26/35-1×185 mm2电缆连接。安装情况和上述相同。1997年夏季,发生系统事故,经检查事故原因同上。
    2 事故原因分析
    上述事例可以概括为:从使用的电缆型号YJV32、YJLV32可以看出电缆是交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套细钢丝铠装铜芯或铝芯电力电缆。电缆埋入土中,分散敷设,预留量分相缠绕在一起。屏蔽两端接地。为分析方便,先看本市(含农场)气象条件:极端最高气温+43.1 ℃,极端最低气温-42.8 ℃,历年平均蒸发量:1550.6 mm,年均降水338.2 mm,而6~9月份降雨仅为蒸发量的17%。YJV32、YJLV32型单芯电缆,其钢丝护套编织中夹有4根铜丝。铜丝的作用是对钢丝进行隔离,使钢丝形不成磁环路。经实验证明,其作用很有限。而采用钢丝铠装电缆会比非铠装电缆载流量减小30%~40%。小截面的减小幅度大,大截面减小幅度小,对于240 mm2截面而言,减小量是40%。    
    由于本地区降水严重不足。土壤是非常干燥的,在电缆载流量计算时,土壤热阻系数应取3.0 Km/W,而一般资料中提供的载流量是以土壤热阻系统以1.0 Km/W为条件的,这样,土壤热阻系数为 3.0 Km/W比 1.0 Km/W载流量约降低 20%~25%。埋入土中的单芯电缆采取三角形排列时,且三相无间隙紧密接触,载流量大;平面排列时,电缆间距为电缆直径的2倍时,截流量小,后者比前者降低23%~26%。但在空气中水平排列则相反,大于三角形排列,载流量提高 20%~30%,这种逆反现象不可忽视。以前所述,我们在土中是无序埋设的并不是采用有利的三角排列,不可避免的损失了载流量。    
    电缆屏蔽及铠装是一端接地还是两端接地也会影响载流量。其大小与电缆排列方式也有关,对三角形排列,一端接地和两端接地载流量变化不大,约为 3%左右,但对水平排列,两端接地就比一端接地载流量降低 13%。钢丝铠装接地线焊接不牢,接触电阻增大,在环流通过时,热量集中在某点上,使温度升高过热而损坏绝缘,也是值得考虑的。我区气温变化可由+43.1 ℃达到-42.8 ℃,如此大幅度变化无疑对电缆终端的材料及施工工艺都是极大的考验。由于施工方便和价格便宜的原因,目前极少使用安全性较好的预制式终端,而喜欢采用热缩、冷缩式终端。且生产厂家繁多,不免鱼龙混杂,有性能不佳的产品可能被使用。若该产品耐候性差,几经高低温度变化,失去了弹性及密封性,易吸入潮气,电缆发生水树老化的现象,绝缘遭到破坏,引发事故。为预防此类事故的发生,应使用正规厂家具有产品试验报告的合格产品。在变电所地形、地质较好的情形下,选用无钢带或无钢丝铠装就可满足要求。若采用加钢丝铠装单相电力电缆,在几种情况下,电缆载流量将降低 40%,因此,此处选用加钢丝铠装单相电力电缆不可取。
    3 结论    
    为避免电缆事故,应严格按照《电力工程电缆设计规范》及《电缆线路施工及验收规范》要求进行设计及施工,并且吸收采用最新的科技成果是关键,现将其特别要点汇总如下。    
    在配电盘、柜、负荷电流特别大时,单芯电缆是可选的,甚至是必选的。一般情况下若使用三芯电缆,必然造成终端接线密集,难于保证电气安全间距,采用大截面单芯电缆可以改善此状况。另外,单芯电缆制造长度比三芯电缆长,长电缆线路敷设时可以减少事故率高的中间接头装置。 一般情况下无带铠装的必要。万一环境不良,需要增加压力及拉力的防护时,应选用经过非磁性的金属带、钢丝铠装。施工中注意三根单相电缆排列:空气中水平排列(有间距)优于三角排列(无间隙),而埋入土中时,情况正好相反。一个回路几根电缆并联连接敷设时,应长度尽量一致,避免支路分流不均。    
    本地区电缆设计时,土壤热阻系数应取3.0 Km/W。电缆护套材料应使用适应-20℃以下的要求,以聚乙烯护套为宜(YJY、YJLY)。使用正规厂家出品的试验鉴定合格电缆终端及连接附件。以适应本地大温差变化的需要。
 
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