大源渡水电站高压电缆接地方式的改造

刘战平

(湖南省水运建设投资集团有限公司，湖南 长沙 410007)

大源渡水电站高压电缆接地方式的改造

刘战平

(湖南省水运建设投资集团有限公司，湖南 长沙 410007)

介绍了大源渡水电站主变高压侧电缆金属护套屏蔽层接地线端子变黑松脱事故，指出接地电流过大而接地线铜鼻线径过小是接线鼻子过热烧损的原因，提出了一种特殊连接和接地方式及相应的改造措施。改造实施后，高压电缆的接地电流得到了较好控制。

接地电流；接地方式；高压电缆

0 引言

大源渡水电站位于湖南省湘江流域的中上游，处于衡山县境内，是湖南省水运建设投资集团有限公司在湘江流域进行梯级开发的第2级电站，是一种日调节径流式水电站。大源渡水电站的装机容量为4×30 MW，通过3回110 kV线路接入衡阳电网。电站110 kV升压系统采用室外开关站布置，其电能输出方式为：经过电站2台110 kV主变压器升压后，再通2回110 kV高压单芯聚氯乙烯(XLPE)电缆连接到110 kV开关站母线。水电厂及开关站接地网沿河右岸狭长布置，其接地电阻的实测值为0.48 Ω。

高压单芯电缆的接地方式有多种，因此选择合适的接地方式很重要。当单芯电缆线芯通过电流时就会有磁力线交链铅包(或铝包)或金属屏蔽层，使其两端出现感应电压。

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，当电缆较长时，护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身安全的程度。当线路发生短路故障、遭受操作过电压或雷电电压冲击时，电缆金属屏蔽层上会形成较高的感应电压，甚至可能击穿护套绝缘。如果仍将铝包或金属屏蔽层两端三相互联接地，则铝包或金属屏蔽层将会出现很大的环流，其值可达线芯电流的50 %～95 %，形成损耗，使铝包或金属屏蔽层发热。这不仅浪费了大量电能，而且降低了电缆的载流量，并加速了电缆绝缘老化，严重时会导致电缆的护套着火，因此单芯电缆不应两端接地。

1 故障现象

2012年12月，大源渡水电站的维护人员在对水电站主变高压侧电缆进行预防性试验时，发现1号主变高压侧电缆A相金属护套屏蔽层接地线端子变黑松脱，有烧损痕迹。

2 原因分析

大源渡水电站110 kV高压单芯聚氯乙烯(XLPE)电缆是进口产品，电缆终端使用的是进口阿尔斯通设备。1998年在现场安装时，由外方供货人员现场指导敷设，电缆终端由外方技术人员安装。当初，外方技术人员要求电缆双端金属护套屏蔽层直接接地，设计方水电设计院也采纳了外方技术人员的建议。在安装完成设备投运后，安装施工单位和业主没有对高压电缆接地环流进行现场检测。2013年，大源渡水电站维护技术人员对该水电站2回1号主变高压电缆进行了接地电流检测。

1号主变电缆总长度178 m，2号主变电缆总长度110 m。敷设方式：66 m为品字形排列，112 m为竖直方向排列。

实测2回电缆运行时接地电流：1号主变带负荷47 MW时，电缆实际运行电流226 A，接地电流有117 A；1号主变带满负荷70 MW时，电缆实际运行电流340 A，接地电流有170 A；2号主变带负荷47 MW时，电缆实际运行电流226 A，接地电流有40.5 A。

从现场实测接地电流看出，该站110 kV高压电缆运行时，接地环流偏大，接地电流达到了负载电流的50 %。由于接地电流较大，而接地线铜鼻线径选择不合适，造成接线鼻子长期过热，最后导致接线鼻子过热烧损。

3 改进措施

根据现场实际情况，该厂选择了护层一端直接接地，另一端通过护层保护接地的方式。加装护层电压限制器后，接地电流得到了有效控制，但需考虑不接地端金属屏蔽护层感应过电压的问题。若绝缘配合未选好，当雷电流或过电压波沿线芯活动时，电缆铝包或金属屏蔽层不接地端会出现很高的冲击电压。在发生短路时，短路电流流经线芯，电缆铝包或金属屏蔽层不接地端也会出现较高的工频感应电压；当电缆外护层绝缘不能承受过电压而损坏时，将导致出现多点接地，形成环流。

因此，当采用一端接地方式时，必须采取措施限制护层上的过电压，按照经济合理的原则，在铝包或金属屏蔽层的一定位置采用特殊的连接和接地方式，并同时装设护层电压限制器，以防止电缆护层绝缘被击穿。结合该站110 kV进口高压单芯聚氯乙烯(XLPE)电缆的参数特性，选择了电缆护层电压限制器的参数，如表1所示。

通过加装电缆护层电压限制器后，1号主变110 kV高压电缆金属屏蔽层的接地环流得到了有效控制，将接地线也相应改成了70 mm2的多股软铜线(原来接地线截面偏小)，同时也对接线鼻子进行了现场镀锡处理。

改造完成后，对1号主变110 kV高压电缆进行了带电检测。1号主变带负荷47 MW时，电缆实际运行电流226 A，按地电流A相1.8 A，B相2.2 A，C相1.6 A；带满负70 MW时，实际运行电流340 A，接地电流A相1.8 A，B相2.3 A，C相1.7 A。通过改造，2回高压电缆的接地电流得到了较好地控制，达到了预期的改造效果。

表1 电缆护层电压限制器的参数

4 结束语

由于电力科技的飞速发展，高压电缆在电力生产中得到越来越广泛的运用，高压电缆的接地方式尤其要引起重视，要根据现场的实际情况选择不同的接地方式，不能全凭经验。大源渡水电站的高压电缆总长度不长，但高压单芯电缆的接地环流与现场的敷设方式、电缆的总长度、负荷电流的大小、现场地网接地电阻值等都有关系。单芯高压电缆安装完成后，要进行实地检测，各项运行参数指标必须在设计范围内，确保设备的安全稳定运行。

2014-09-25；

2014-11-28。

刘战平(1975-)，男，高级工程师，主要从事水电站电气设备检修和维护管理，email：dydlzp@126.com。