龙滩水电站500 kV XLPE绝缘电缆运行评价

刘 斌，余成军

（龙滩水电开发有限公司，广西 天峨 547300）

0 前言

龙滩水电站1-4号机及5号机B、C相500 kV交联聚乙烯绝缘电缆为法国Silec Cable公司生产，5号机A相及6～7号机500 kV交联聚乙烯绝缘电缆由河北宝丰电缆有限公司生产。500 kV交联聚乙烯绝缘电缆为单芯，截面积1 000 mm2，单根平均长度约500 m。第1-7号机组所对应7回500 kV高压电缆分别于2007年5月21日、7月20日、10月31日及2008年4月13日、8月24日、12月7日、12月20日正式投运，分别累计运行小时数为29 837 h、29 252 h、27 711 h、24 428 h、21 935 h、18 983 h、19 018 h，运行情况良好。

由于XLPE电缆结构简单，运行维护量极少，行业内很少总结其运行经验。本文总结龙滩水电站XLPE电缆的运行管理情况，根据设备运行数据评价设备运行状态，并对存在的问题提出处理建议。

1 运行维护管理

1.1 运行管理要求

尽管XLPE电缆运行维护工作量小，但它的安全涉及到发变组系统对外送电，又无可借鉴的经验。龙滩电厂对该设备运行管理非常重视，根据有关技术标准和设备生产厂家提供的运行维护说明制定了运行维护定期工作标准。主要工作为开展定期巡视检查和监测工作。

巡视工作要求检查电缆本身的完好性，是否存在机械破损、过热烧损和异常气味，电缆终端是否存在异常放电声音等。巡视工作还要求检查电缆支撑构件完好性，是否存在接地不良、表面过热、结构变形等异常情况。定期监测工作主要是开展金属护套感应电压、对地电流人工测量，分析是否存在变化趋势；开展定期红外热成像工作，检查电缆表面、支撑构架是否存在过热点或温度异常点。XLPE电缆配套有光纤测温和感温报警设备，可以提供报警信息，也可记录电缆表面温度供维护人员查阅和分析。同时，龙滩电厂定期开展电磁场监测，开展电缆对周围环境影响分析工作。

该设备检修过程中进行卫生清扫，接地系统检查处理，进行电缆主绝缘、金属护套绝缘和回流电缆绝缘测试，进行金属护套过电压保护器预防性试验。通过预防性试验及时发现了电压保护器绝缘缺陷，并得到了处理。其他试验数据均合格，未发现异常现象。

1.2 运行情况评价

龙滩电厂一直坚持定期巡视工作，至今未发现电缆及其构架表面损伤和过热情况，外观处于良好状态。定期监测工作未发现明显异常和劣化情况，下面就监测情况简要介绍。

1.2.1 金属护套感应电压和对地电流监测

金属护套感应电压和对地电流监测采用人工监测手段，使用简单高内阻电压表和钳形电流表即可，操作简单方便。

电缆金属护套感应电压检测中发现3号、5号、6号、7号机组高压电缆靠主变侧（屏蔽层通过过电压保护器接地侧）金属护套A相对地电压较其他机组偏大（见表1），略大于合同规定的50 V。电缆金属护套感应电压与电缆安装长度及电缆布置情况（三角形铺设或立式平铺）有关，按感应电压正常运行时0.133 V/m计算，龙滩水电站金属护套感应电压小于70 V即属于正常。根据监测数据分析，目前电缆金属护套感应电压无变化趋势，未超过72 V的正常允许范围，感应电压正常。

金属护套感应电压相间比较A相明显大于B、C相，具体数据见表1。经现场勘查发现各回电缆线路回流电缆均布置在B、C相间，分析是由于电缆电磁感应不均匀造成。将回流电缆布置方式改为三相相间均匀换位布置，可以减小或消除该现象。但考虑该电压幅值较低不会造成设备损坏，重新敷设难度较大，未采取该措施，一直监视运行。历次监测数据未发现变化，证明该方式下不会对电缆运行造成损害。

电缆金属护套对地电容电流监测数据（见表1）不大于7 A。根据各台机组电缆长度，按高压电缆线性电容电流不大于12.9 A/km计算，龙滩各回电缆对地电容电流应不超过5.0～6.9，尽管6号机组C相电流（7.0 A）略超过该值,但从历次测量数据分析，没有发现变化趋势，运行情况良好。

表1 金属护套对地电压、对地电流数据表

1.2.2 红外热成像监测

运行中利用红外成像仪对电缆表面进行定期测温。由于受到现场空间的限制，不同回路电缆采用的敷设方式不尽相同，主要有单架竖直敷设、单架品字型敷设、双回电缆同架品敷三种形式，不同敷设形式的电缆表面温度略有差异，具体情况见图1～图3。

图1 单架竖直敷设电缆表面温度分布图

图2 单架品字型敷设电缆表面温度分布图

图3 双回同架品敷电缆表面温度分布图

以上三幅红外热成像图谱均在电缆相同负荷条件下拍摄的，从中可以明显看出，高压电缆单架平敷时，表面运行温度在32～34℃；高压电缆单架品型敷设时，电缆表面运行温度37～38℃；高压电缆同架品型敷设时，中间支撑槽钢存在温度差异，并有局部热点（温度为40.37℃），电缆表面运行温度36～38.5℃。

高压电缆带负荷时电缆表面长时运行温度随环境、安装地点、条件变化，电缆表面运行温度基本维持在30～40℃之间，远低于产品合同专用技术条款中额定持续电流时外护套最高允许温度80℃要求，设备运行状况良好。

1.2.3 电磁场监测

500 kV高压电缆运行中，定期监测表面电磁场分布情况，监测数据见表2。根据《工频电场GB16 203-1996》评价标准，作业场所工频电场8 h最高允许5 kV/m。磁场强度安全卫生限值目前尚无国家标准，参考国外已有标准的安全卫生限值,100 μT作为作业场所最高允许值。运行中高压电缆表面工频电场强度均在合格范围内，工频磁场强度参比国外安全卫生限值标准偏大，国产电缆优于进口电缆。从历次监测数据看，未发现劣化倾向。

表2 电缆表面电磁场分布数据表

2 主要问题及处理情况

龙滩500 kVXLPE绝缘电缆，投运后没有影响运行的关键性缺陷，但附属设备存在一些问题，已经得到处理或已经采取了防范措施。

2.1 漏电流监测装置

龙滩500 kVXLPE绝缘配套安装了接地电流监测装置，用于监测各相电缆接地电流，电流测量范围为0～2.5 A。现场检查，装置监测显示漏电流值指示正常，均在2.3 A左右。但根据表1人工监测数据看，各相电缆接地电流在4.9～7.0 A范围内，监测数据明显存在较大偏差。主要处理方法是逐步更换量程合适、抗干扰能力强的电流测量元件和表计。

漏电流监测装置在进行电源切换后会出现显示屏无显示或显示不正常情况，经对该装置进行解体检查，发现电源切换过程中会对本体二极显示管造成冲击，引起该类器件损坏。配套设备制造厂家已经采取相应处理措施。

该装置在高压电缆连接的电气设备参数或状态发生突变（如负荷大幅度调整、主变冲击受电、500 kV GIS开关站断路器合分闸等）情况下，出现越限报警信号，且装置本体无越限复归按钮，采取断开交流电源停电半小时左右漏电流监测方能恢复正常。这是因为暂态状况下电缆接地回流线上电容电流变化，引起漏电流保护装置越限报警。而正常运行时电缆运行中交流分量无显著变化，漏电流监测装置则运行正常。同时，该装置监测数据不能长时间保存，不利于历史数据对比分析。针对上述问题，龙滩电厂正在调研进行技术改造。

2.2 金属护套过电压保护器

在年度机组检修中曾发现5号机组XLPE绝缘电缆部分金属套过电压保护器绝缘缺陷。其中A相三支绝缘值均不合格，处导通状态，B相、C相各有一个保护器存在同样问题（其中A相为国产宝丰电缆，B、C相为法国雪力克电缆，但绝缘保护器均为相同型号产品）。已经更换了新的过电压保护器，没有再出现绝缘击穿情况，运行正常。过电压保护器绝缘缺陷是由于不同厂家电缆运行参数影响造成的，还是产品质量个性差异造成的仍须进一步研究分析。龙滩电厂主要采取加强监测的措施，目前未发现异常。

3 结论

龙滩水电站500 kVXLPE绝缘电缆投入运行以来，经过现场电缆表面运行温度、护套感应电压、接地电流、电缆磁场等运行参数的记录与分析，不难看出国产电缆的各项运行指标并不逊色于进口电缆，甚至个别指标优于进口电缆。目前500 kV XLPE绝缘电缆在国内采用的不多，运行时间不长，运行经验较少，需要各单位加强交流，进一步总结运行经验。500 kV XLPE绝缘电缆在线监测除温度监测、接地电流监测外，没有有效的主绝缘状态监测手段，须进一步研究在线监测方法，提高设备运行可靠性水平。