一起110 kV 电缆终端特殊部位发热的分析处理

王雨阳，王永强，王 浩

(南京供电公司，江苏南京 210013)

随着社会经济的发展和城市美化建设的需要，越来越多的高压电缆应用到输电线路中，架空线-电缆混联线路[1]的规模逐年增大，南京城区110 kV 电缆化率已达40%以上。随着电缆设备规模的不断加大，电缆设备的故障率也在逐年攀升，导致电缆设备故障的原因主要有产品生产质量问题、安装工艺不良、外力破坏等。文中主要介绍南京供电公司2013年红外测温中发现的一起110 kV 电缆终端构架撑杆螺栓部位发热缺陷，通过对发热部位的检查、分析，最终确认缺陷产生的原因，并提出了具体的处理措施。

1 设备概况

110 kV 莫虎2 号线为架空线-电缆混联线路，线路全长4.567 km，架空线长1.727 km，电缆长2.84 km，电缆共分两段，如表1 所示。莫愁变至1 号塔段电缆工程分2 次施工，一次是2002年9 月投运，另一次是220 kV 莫愁变电站改造，将原莫愁变电缆延伸至新莫愁变110 kV GIS 室，新老电缆通过一组绝缘中间接头对接，于2011年5 月投运。

表1 110 kV 莫虎2 号线电缆设备明细

2 发热情况

2013年1 月10 日20:50，红外测温发现110 kV莫虎2 号线1 号塔电缆终端B、C 相构架撑杆螺栓发热。现场测得A、B、C 相构架撑杆螺栓温度分别为2.5℃，25.74℃，32.02℃，A、C 相温差为29.52℃，相对温差达92.2%。参照规范要求，热点温度＞90℃或相对温差≥80%，为严重缺陷[2]。连续多天跟踪监测发现，发热部位温度始终维持在这一水平。

3 原因分析

电缆构架属于电流致热型设备[3]，发热是由于有电流做功，分析该段电缆金属护层接地方式，判断该部位产生电流有3 种可能：（1）莫愁变GIS 终端侧电压护层保护器[4]发生击穿，导致电缆护层中的感应电流形成闭合回路；（2）中间接头处存在接地点，感应电流在中间接头至1 号塔段通过回流线形成环流；（3）中间接头至1 号塔段电缆金属护套已经损坏，存在接地点。

（1）调度OPEN-3000 系统显示，1 月10-18 日110 kV 莫虎2 号线最高荷载为137.88 A，远小于正常载流能力725 A。线路运行状态良好，未发生任何过载及过电压情况。检查莫愁变GIS 终端侧电压护层保护器，钳形电流表测得保护器进线同轴电缆内部三相电流均为零，可以确定保护器工作状态良好，未发生击穿，排除因电压护层保护器发生击穿产生环流的可能。

（2）检查发现，1 号塔电缆终端B、C 相构架撑杆螺栓锈蚀严重，测得构架A、B、C 三相接地电阻分别为18.5 Ω，0.7 Ω，0.6 Ω。在无特殊要求下，110 kV 电缆终端接地电阻应不大于1.0 Ω，故A 相接地不合格。进一步检查发现，A 相接地扁铁与地下接地网连接明显松动、不牢固。钳形电流表测得尾管接地线内部A、B、C三相电流分别为149.2 A，154.4 A，156.7 A。可以判定电缆护套中的感应电流已形成了环流。运行中电缆金属护套长期存在环流，导致电缆发热，不仅降低了线路的载流量，还会加速电缆绝缘老化，缩短电缆使用寿命。

（3）测得中间接头处接地箱外壳接地线电流为90 A，说明此处有接地点，打开接地箱后发现接地箱内A、B、C 三相同轴电缆各自与铝排相接，并通过横向铝排短接后经接地端子接地，如图1 所示。根据现场接地箱安装情况，110 kV 莫虎2 号线莫愁变至1 号塔段电缆金属护层接地方式如图2 所示。电缆金属护层中的感应电压产生感应电流，在铝排互联后接地，感应电流通过回流线形成回路，产生了环流。

图1 中间接头接地箱内铝排连接情况

图2 莫虎2 号线电缆金属护层接地方式

如图3 所示，在A 相接地不良的情况下，A 相尾管接地线中的电流无法接地释放，沿站柱上行，向B、C 相接地处流动，通过槽钢时，由于B、C 相构架撑杆螺栓氧化锈蚀，电阻较大，从而产生明显的发热现象。

图3 1 号塔电缆终端架构简图

4 整改措施

对于现场存在的问题，在保证供电可靠性的前提下，采取了以下针对性的措施：

（1）对电缆构架及接地扁铁进行防锈、防腐处理，更换全部撑杆螺栓，涂刷防锈漆。

（2）在电缆站柱底部横向加装一根扁铁，分别将A、B、C 三相紧密连接在一起后与终端接地网紧密连接，以改善A 相接地，如图4 所示。

（3）立即向调度申请线路停电处理，将原有的连接铝排拆除，按照设计要求重新安装，并用环氧泥将保护箱密封，防止水汽进入，如图5 所示。

处理后再次对终端构架螺栓进行温度监测，并检查三相接地线内部电流，检测结果显示，通过改善接地和重新搭接铝排，回流线内部的环流消失、螺栓节点处的温度下降到正常区间。

图4 处理后的1 号塔电缆终端接地系统

图5 铝排改接后的接地箱内部

5 结束语

线路的设计、施工、运行工作是一项复杂、系统的工程，任一环节产生问题，都将对线路的安全运行产生重大影响。为保证电缆设备的安全稳定运行，今后要进一步做好以下几方面工作：（1）监理、施工单位应该加强安装现场监督、管控，严格按照设计要求进行安装施工，杜绝安装质量问题的发生。（2）设备运行管理单位在验收时，应该按照相关验收规程、规范，严把质量关，确保设备零缺陷投运。（3）继续加大红外测温、在线监测等技术手段在运行工作中的应用，确保缺陷尽早发现、尽快消除，不断提高设备的健康运行水平。

[1]郑肇骥，王焜明.高压电缆线路[M].北京：水利电力出版社，1983：202-214.

[2]DL/T664—2008 带电设备红外诊断应用规范[S].北京：中国电力出版社，2008.

[3]陈永辉，蔡 葵，刘永军，等.供电设备红外诊断技术[M].北京：中国水利水电出版社，2006：19-21.

[4]王 伟，等编著.交联聚乙烯（XLPE）绝缘电力电缆技术基础[M].第3版.西安：西北工业大学出版社，2011：3862-392.