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1、 钢铁厂自备电厂至并网变电站110kV电缆提升运行可靠性对策研究 摘要: 针对某钢铁厂自备电厂至并网变电站110kV电缆近年发生的故障和现在存在的问题，简要分析其原因，为提高该电缆运行可靠性，结合实际情况提出相关改进方法，确保钢厂供电的安全稳定运行。关键词:110kV电缆；电缆护层；可靠性1.引言现代的工厂企业的供配电系统中，电力电缆占主要的地位。目前应用的高压电缆，特别是110KV及以上电缆，基本上均为单芯电缆，不受自然气象条件干扰，维护工作少的特点1。某钢铁电厂至并网变电站中央变110kV电缆在投运以来出现了1起较大的故障，中央变至电厂1号发电机组110kV电缆在运行过程中发生位移,造成线
2、路绝缘击穿，引起发电机组解列。该电缆出现故障导致机组停电，则1台机组停电一天将造成经济损失约250万左右。因此，为了确保钢厂用户的用能和供电系统的稳定，钢铁厂自备电厂至中央变110kV电缆运行可靠性十分重要。现通过对分析出现损伤的原因，为减少故障发生，提高电缆的运行可靠性，提出了相关改进方法。2.钢铁厂自备电厂至并网变电站110kV电缆现状某次电厂1号发电机组停机大修期间，供配电对电厂1号发电机110kV电缆进行全线检查。检查中发现1号机电缆外护层受损点共计36处，一般损伤35处，1处较为严重。电厂2号发电机停机后，采取同一方法对电厂2号发电机组110kV电缆进行检查维护，经检查后发现33处受
3、损点，其中，有30处为一般损伤，3处电缆外护层已破损。1#、2#机组电缆全线排查修复后，对两个回路实行试验数据趋势化分析并密切跟踪管理。电缆护层的相关绝缘和耐压数据如下表1所示。表1 电厂至中央变110kV电缆护层试验数据（绝缘2.5kV；耐压10kV/1min）1#机组电缆护层试验数据2017年A112M A25MA11384AA21584AB18MB28MB11617AB21317AC110MC27MC11790A C21290A2#机组电缆护层试验数据2017年A112M A211MA11864AA21730AB17MB29MB12317AB22517AC110MC211MC12490A
4、 C21920A1#机组电缆护层试验数据2018年A112M A25MA11384AA21584AB18MB28MB11617AB21317AC110MC27MC11790A C21290A2#机组电缆护层试验数据2018年A11.9M A22.3MA11978AA22064AB12.1MB23.1MB12317AB22554AC11.5MC22.1MC12901A C22563A对比这2组数据结果显示，两个回路电缆护层绝缘及耐压双指标均处于下降趋势。以上数据趋势化分析，时长约1年，直流泄漏最大值与复检数据落差情况：2017年2机组C1相耐压泄露2490A；2018年2机组C1相耐压泄露512
5、0A；电缆护层试验表明，直流泄漏落差幅度大，劣化趋势较为明显。3.110kV电缆损伤原因分析从该110kV电缆的现状，分析其损伤的简要原因，进而在提出相关解决方案。首先是此线路长度无中间接头。由于线路距离较长、截面较大，电缆在运行过程中由于自身热胀冷缩后发生不规则位移，使电缆脱离支架，易造成电缆外护层被支架棱角划破，严重时导致主绝缘击穿发电机解列。其实是电缆护层多处击穿受损。原因可能是外力引起损伤，电缆桥架边角或者支撑横档划伤，可能是施工过程拉扯、电缆叠加压迫导致，也可能是运行过程中电动力引起位移导致。该处绝缘破损更容易与桥架边角产生放电击穿。另外一个原因是单芯电缆的导线与金属屏蔽的关系，通电
6、时使屏蔽层产生感应电压，感应电压的大小与电缆线路的长度和流过导体的电流成正比，电缆很长时，护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度，在线路发生短路故障、遭受操作过电压或雷电冲击时，屏蔽上会形成很高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘2。最后是绝缘受潮老化。地区夏季温度较高，该线路敷设在电缆沟内环境通风条件有限，沟内温度高达60，且雨季渗入的雨水难以挥发，沟内湿度大，日常检查中测量适度高达88%，高温、高湿的环境更容易引发故障同时缩短电缆寿命，危及供电系统的安全稳定运行。如果排水系统不正常，会导致部分电缆长时间浸泡在水中。在电缆密集区，在通风散热不良处，自身电缆运行发热，也会导致该区域温度偏
7、高。而且工厂里面矿粉粉尘多，也容易黏附在电缆表面，粉尘具有一定的酸碱性，也容易加速绝缘老化3。电缆在电缆沟内不通风、环境温度高、潮湿、表面污秽严重的各种因素影响下，绝缘会受潮加速老化，而容易被击穿，进而造成接地或相间短路故障。4.提高电厂至中央变110kV电缆运行可靠性方法4.1 线路敷设方式优化原电缆从中间一分为二，增加一段电缆及两处电缆中间接头，形成交叉互联以此可相互抵消部分感应电；原直线敷设的电缆改成蛇形敷设。在全线上敷设成蛇形状，以此吸收电缆在运行时由于温度变化产生的热伸缩和带电运行时产生的不规则位移现象，从而降低电缆的轴向力，减少电缆固定夹的握紧力。结合现场实际情况，选择垂直蛇形敷设
8、，合理选定蛇形节距、蛇形弧幅等设计参数，以保证电缆轴向力、金属护套设计应变以及幅向滑移量等满足要求，提高电缆的使用寿命。4.2 电缆沟支架改善原电缆沟支架全部拆除，按4-6米均匀距离装设电缆担架，每副横担上加装一套电缆托枕，将电缆上下蛇形敷设后用电缆夹具固定，夹具之间距离约为30米，以解决电缆不规则位移的难题日常的运行维护，能及时查处电缆运行中的存在问题，及时解决问题。改善电缆沟支架，前期采用复合支架替换钢支架在近两年的投运中确实起到无接地故障情况的发生。但由于复合支架机械的性较软且表现光滑，易助于电缆位移可能性，在电缆位移过程中有摩擦，危及外护层使用寿命。因此针对电缆沟支架进行改善，将原电缆
9、沟支架拆除，采用装设电缆横担横跨整条电缆沟。4.3 电缆分段敷设及改善电缆运行环境电缆屏蔽层感应电压可能是导致外护层被击穿的因素之一。电缆长度越长护层累计感应电压将会越大，电缆护层击穿的可能性。因此，电缆分段敷设，降低电缆屏蔽层感应电压，同时降低感应电压对外护层的冲击。从而保护电缆外护层不被击穿的风险。将原有电缆一分为三，将受损最严重的中间段更换，新增中间段电缆与两侧电缆做中间接头，中间段电缆护层采用交叉互联保护接地。电缆沟增设通风井及风机。自然通风井与强行通风结合，风向设为两进一出。加装强行通风机，增强空气流通量，与此同时可通过气流带走沟内湿气，从而达到降温除湿的效果，以此降低电缆沟内温度及
10、加速挥发沟内潮气。增设电缆沟排水井。该回路电缆沟分为中央变侧和电厂侧2段，仅三处排水井。雨季期间排水能力有限，电缆沟内长时间积水，不利于长期投运。需在中央变侧起始端两条沟各增加一套排水设施，电缆沟中间段落增设排水设施。5.结论通过某钢铁厂自备电厂至并网变电站110kV电缆现状的跟踪，从损伤点等分析其电缆护层绝缘绝缘劣化的原因，为提高运行可靠性提出了相应的改善方法，增强该电缆在日常运行中的安全稳定运行，确保钢铁厂供电的安全稳定运行。参考文献：1. 唐先镇. 电力电缆的运行维护J.科技与企业，2012：134.2. 张巍.110KV电缆交叉互联不完全换位引发的事故分析J.科技专论，2014，（215）：2323 李胜党. 10kV电缆故障分析及维护措施探讨 J.科技创新与应用，2014，（30）：190.何德龙，男，1988年11月17日生，2014年毕业于华南理工大学电气工程专业，硕士学位。在2015年7月进入宝钢湛江钢铁有限公司能源环保部，现从事供配电业务工作。 -全文完-
