单芯10kV主电缆的敷设方式的改造

史国栋，朱 琦

(1.济宁阳光化学有限公司,山东 济宁 272100;2.济宁孔子文化旅游集团有限公司,山东 济宁 272100)

1 现状及故障维修

1.1 电力电缆现状

济宁阳光化学有限公司电源引至园区110kV王石变电所10kV阳光线，电缆型号：FS-YJV62-1×500，线路所带固定容量8750kVA，目前最大运行电流约330A。采用单芯1×500电缆由王石变敷设至阳光配电室，单根敷设长度约2100m，王石变电所014开关柜处单端接地，另一端不接地。

1.2 故障简述

(1) 2018年3月8日阳光线发现电缆受损点2处，一处位于王石变电所电缆室内，一处位于园区大桥下电缆井内。经过分析电缆受伤原因，发现钢铠层出现大的环流电流是导致电缆发热受损的主要原因。

(2 )2019年7月15日维修电缆发热点3处，一处位于王石变电所10kv阳光线014开关柜出线2米处，另外两处位于园区大桥下，经过检查发现还是由于电缆铜屏蔽层发热所致。

总结上述故障原因，主要原因为电缆金属护套感应电压过大，电缆外皮损伤导致多点接地，从而电缆金属护套产生大的电流环流发热所致。

2 电缆金属护套的感应电压计算

现在所使用的主电缆采用平行排列的方式敷设于电缆桥架和电缆沟中。其中架空部分约350米，地下部分约1750米。由电磁感应原理可知，电缆金属护套中存在一定的感应电动势。根据GB50217-2018要求：非直接接地一端金属护套中的感应电压不超过50V，如加设防止触电措施者可提高至100V以下。

平行排列敷设的单芯电缆金属护套感应电压计算公式：

(1)

2001年1月，江泽民在全国宣传部长会议上的讲话中提出：“法治属于政治建设，属于政治文明”［1］135，第一次明确使用政治文明这一概念。之后，2002年5月31日，江泽民在中央党校省部级干部进修班毕业典礼的讲话中，明确指出：“发展社会主义民主政治，建设社会主义政治文明，是社会主义现代化建设的重要目标。”［2］2416把政治文明与物质文明、精神文明并列为社会主义现代化建设的重要目标。党的十六大进一步明确指出：“发展社会主义民主政治，建设社会主义政治文明，是全面建设小康社会的重要目标。”并对政治文明的实现途径和根本要求做了深入的阐述，把政治文明作为社会主义政治建设的发展目标和价值取向。

(2)

其中，EA，EB，EC是电缆中每千米的感应电动势；

式(1)，(2)中，a=4πfln2×10-4，Ω/km

Y1=Xm+a,S-电缆中心距；rm-护套平均半径；

f-工频；

(3)

对于一端直接接地，另一端感应电动势应满足不等式L的长度；经式(3)计算如表1。

表1 电流在330安时每千米的感应电动势值

根据表1，可以看出平行排列时，两边的感应电动势最大，选取两边的电缆感应电动势为标准，已知现有电缆长度为2100米，取E=51.8×2.1=108.78V，远远大于国家标准值50V。因此现有电缆敷设距离及接地方式不能满足规范要求。

3 现有接地方式及选择

(1)为了避免感应过电压造成危害，必须选用有效的电缆保护接地措施。根据现有的接地方式而言，感应电压会随着辐射距离的增长而越来越大，不接地端产生的工频感应电压及在短路与雷电波或内部过电压流入高压电缆在金属护套上产生很高的冲击电压，过电压很可能会损伤主电缆绝缘，造成电缆护层的多点接地；大幅减小电缆的使用寿命。因此选择采用一端直接接地，另外一端经电缆护层保护器接地。

(2)增加电缆护层保护箱，就是给不接地端作高阻接地，形成一端接地，一端高阻接地，能减小过电压和两端直接接地的大环流。其中起主要作用的为电缆护层保护器，正常工作条件下，呈现较高的电阻，此时流经护层保护器的电流很小，不会影响电缆护层的运行方式，当过电压侵入时，不接地端的护套处会出现较高的冲击过电压，这时护层保护器呈现较小的电阻，使过电压能量较容易地经保护器流入大地，而保护器自身不会被损坏，过后不接地端又恢复呈现高阻状态。

4 电缆改造措施

改造后电缆接地方式(一端接地，一端保护器)见图1。

图1 改造后电缆接地方式(一端接地，一端保护器)

4.1 减小电缆敷设长度

截取3个施工点把2100米单芯电缆分为四段，长度分别为500米,500米,480米，620米。根据表1取值计算最大长度感应电动势为32.116V,小于国家标准值50V；符合要求。

4.2 选取施工地点

施工点选取以施工方便、地势高为原则，选取固有的3个电缆检修井作为电缆施工点，电缆施工点均位于电缆敷设管廊旁，制作电缆分支箱三台。

4.3 制作电缆分支箱

(1)电缆分支箱采用欧式结构，为两进两出，其中一路为后介入欧式避雷器。电缆分支箱电气图见图2。

图2 电缆分支箱电气图

(2)电缆分支箱外壳材料采用不锈钢板，外壳的防护等级不低于IP44。外壳具有足够的机械强度，在起吊、运输和安装时不应变形或损伤。外壳具有防火、防尘、防水、防潮、耐腐蚀、防盐雾、抗污染等特点，适合各种恶劣的环境。箱体的结构应满足户外全天候运行条件。

4.4 电缆护层保护箱安装

电缆护层保护箱安装于电缆分支箱内，内含有电缆护层保护器、连接铜排、铜端子等，用于电缆护层的保护接地。主保护器采用ZnO压敏电阻电缆护层保护器，密封结构采用硅橡胶密封，达到较高的密封防水要求。全部采用铸铝或不锈钢外壳，导体连接件采用镀锡铜排，并采用螺栓压接，安装简单，便于预防性试验时电缆金属护套与保护器间脱开。单芯电缆护层结构见图3。

图3 单芯电缆护层结构图

5 结论

通过对比改造前后的实际运行效果，并结合理论计算；表明单芯电缆的接地方式、敷设距离对电缆的安全运行起到至关重要的作用，通过增加电缆分支箱降低感应电动势，减少大的环流对电缆护层的影响，可有效解决电缆发热的问题。