亭子口水电站励磁阳极电缆温度过高分析及处理

鲜怀安

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川苍溪，628400)

1 工程概况

亭子口电站装机容量4×275MW，励磁系统主要由励磁变压器、励磁阳极电缆、调节器、可控硅整流器单元、灭磁及过压保护单元和对外接口等组成。励磁变压器低压侧额定电流1092A，励磁额定电流1900A，励磁阳极电缆为ZR-YJV185单芯电缆，线芯标注为185mm2，实际线芯为150mm2，每相5根，三相一共15根，长度大约20m。

2 事件经过

2020年7月26日9时30分，运行人员巡检2号发电机励磁变室，闻到烧焦气味。一次专业人员到达现场进行故障排查，现场用红外成像仪检查励磁阳极电缆，发现电缆温度异常，其中最高温度104℃、对应电流450A，最低温度70℃、对应电流123A，红外成像实测温度见图1，(此时对应的有功275MW、无功63Mvar)经与调度沟通，立即将2号发电机无功调节为0Mvar，拆除电缆防火封堵，如图2。发现有4根电缆损坏严重，停机更换4根劣化的电缆，运行24h后，测量相同位置电缆温度，最高88℃(有功275MW、无功60Mvar)，检查损坏的电缆，发现电缆龟裂碳化和外壳硬化严重，见图3、图4。

图2 拆除防火泥后的电缆

图3 电缆龟裂碳化

图4 电缆外壳硬化易碎

3 原因分析

结合现场分析，总结引起阳极电缆温度异常原因如下：

(1)电缆布置随意。励磁阳极电缆与其他动力电缆敷设在同一电缆桥架内，而且上下重叠敷设，形成涡流；每根电缆由于敷设的位置不一样和相邻的电缆相序不一致，产生的感应电压也不相同，电缆电抗不同导致电缆发热[1]。

(2)防火封堵的影响。越靠近防火封堵中间部分，被防火封堵包裹导致通风散热不好的电缆温度越高。在对电缆测量电流的过程中发现，温度最高的四根电缆恰恰就是电流最大的四根电缆。

(3)电缆质量可能存在问题。生产批次不同，线阻相差较大，电缆电流分布不均衡，导致电流大的电缆温度偏高。电缆的温升与通过的电流及周边环境有关，在相同的截面积下，通过的电流越大，温升越高，电缆分流不均会导致线阻小的电缆中流过的电流偏大，引起过热[2]。

(4)制作工艺存在问题。线鼻子压接不紧，导致线阻相差较大，导致电流小的电缆阻抗较大，分流不均衡，最大电流450A，最小电流123A，最大偏差327A，电流不均衡系数达到2.66。

4 解决措施

4.1 重新铺设电缆

电缆在敷设后其阻抗参数保持不变，由于三相交流电相位的对称性，若相间电缆物理位置和相位对称，将可以有效地解决由于相间电缆之间的互感造成的电流不平衡。励磁阳极电缆每相增加1根电缆，每相6根，三相共18根，增加载流量；按照强电弱电分层布置，励磁阳极电缆专用一层电缆桥架独立铺设；三相按照“品”字形用扎带分相捆绑、固定后引入功率柜，减少干扰和防止产生涡流，提高均流系数，防止电缆温度升高，电缆铺设如图5。

图5 电缆敷设排列示意

4.2 减少防火封堵

电缆穿墙时，传统的防火封堵多采用防火包、防火泥等进行封堵，封堵距离较长，且防火封堵材料因需隔绝热量向背火面扩散，均由绝热材料制造。因此，要提高防火封堵部位散热能力，减少励磁阳极电缆穿墙时防火封堵材料与电缆的接触长度。

4.3 更换电缆

本次更换采用远东电缆有限公司同一批次生产的铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套阻燃B类电力电缆，具体型号为ZB-YJV-0.6/1kV-1×185。杜绝由于电缆质量不合格，线阻不一致，导致运行电流严重不平衡，引起电缆过热等现象。

4.4 采用烫锡工艺

铜鼻子尺寸不一致，以及铜鼻子和电缆压接不可靠，产生电阻差，导致相内载流量分配不平衡。对电缆两端的铜鼻子进行烫锡工艺处理，最大化减小各电缆电阻差，电缆头制作完成后，测量每相每根电缆回路电阻基本相等。

2号发电机励磁阳极电缆整改后，温度异常情况消除。满负荷时，电缆运行温度为50℃左右，电流基本平衡，测得电缆电流、温度如表1。按照方案对其余3台发电机励磁阳极电缆进行整改，目前4台发电机励磁系统运行稳定。

表1 阳极电缆整改后运行情况

5 结语

通过对亭子口水电站励磁系统单芯并联电缆运行温度高原因的分析，总结出单芯电缆敷设方式对电缆运行载流量及温度的影响，避免同类现象的发生。此种电缆布置方式，大大降低了励磁电缆的运行温度高等问题，同相多根单芯电缆并联时，其阻抗值主要受电缆的敷设方式的影响，其中不同相间电缆的距离是决定其交流电阻及电抗的等值参数的主要因素，同时越多电缆并联时，电缆的等效电路就越复杂，应尽量采用相序交叉次序进行排列敷设，使电缆电流及温度分布均衡[3]，此次整改确保了电缆的安全稳定运行，有效提高了亭子口电站发电机组运行的可靠性。