34.5 kV高压架空绝缘线路在热带雨林的应用

2020-06-29冯明辉

机电信息 2020年3期

摘要：为降低线路跳闸率，厄瓜多尔热带雨林地区普遍选用34.5 kV高压埋地电缆，34.5 kV高压架空绝缘线路应用较少。现结合安第斯公司34.5 kV架空绝缘线路在热带雨林首次应用的实例，浅谈高压架空绝缘导线在该地区的推广应用。

关键词：架空绝缘线;热带雨林;降低故障率

0 引言

安第斯公司北部区块油田位于厄瓜多尔东部热带雨林地区，为典型热带雨林气候。当地气象资料显示，该地区年均降雨量2 943 mm，每年7月份降雨量最高，为324 mm，12月份降雨量最低，为161 mm，全年雷雨天气天数在100天以上。因此，电力系统防雷设计是该地区电力建设要重点考虑的问题。另外，热带雨林地区野生动植物繁多，鸟、蛇、猴子等动物的攀爬、树木的触碰也是造成裸露高压线路跳闸故障的重要原因之一。高压埋地电缆敷设进度慢，投资较大，而架空裸导线存在着安全和防护走廊问题。

区块1999年开始上产，油田生产对电力需求大幅增加，但厄瓜多尔2017年之前为缺电国家，特别是在热带雨林仅能提供低负载的社区用电，且供电可靠性差，无法满足油区电力需求。原项目管理公司自力更生筹建了中心处理站、柴油拔头厂、伴生气处理站、燃气发电机组和34.5 kV变电站等供电配套设施，在满足油田生产对电力需求的同时，以充分利用油田伴生气发电为切入点，最大程度降低发电成本，减少伴生气燃烧排放造成的环保问题。

原项目管理公司由于合同期的原因，最终选择裸露34.5 kV高压架空导线构建输配电系统，采用全线路架空避雷线防雷，在一定程度上满足该地区防雷要求，也降低了资金投入。但是，对比雨林其他公司采用高压埋地电缆的电力系统设计，裸露高压架空线路故障率偏高，其中，雷击、鸟害、动物攀爬等是线路故障的主要原因。线路频繁故障跳闸对油田生产造成了多重伤害：一是停电直接造成的原油生产损失;二是造成油井启动困难，增加修井成本;三是故障电流对站内发电机组、线路开关等设备的冲击，可能造成设备严重损坏。雨林地区大型设备进出极不方便，极端情况下，电厂大型发电机组的损坏需要数月才能修复。

安第斯公司收购项目后，为降低线路故障率，经过充分技术调研和细致经济评估，于2012年决定引入架空绝缘线路，主要是考虑到高压架空绝缘导线成本低于高压埋地电缆，且利用现有架空杆塔，可避免新征土地，大大缩短施工建设周期。设备选用的是澳大利亚Western Power公司生产的HENDRIX 477KCM绝缘导线、RTL-46型相间隔离，线路全长6 km，利用现有86基杆塔进行悬挂。2013年元月开始线路的铺设工作，当年6月投入使用，开创了高压架空绝缘导线在厄瓜多爾雨林地区应用的先河。线路供电负荷10 MW，重点保障F油田中心处理站油水三相分离器、注水电机、原油外输泵等生产设施的电力供应。

1 架空绝缘导线使用情况

绝缘导线HENDRIX和裸露导线CB-301出线从电厂至F油田中心处理站为同杆塔架设。之后，CB-301线路继续往后延伸至新开发JE油田（此段为高压埋地电缆和裸露架空线混合铺设）。

2013年HENDRIX架空绝缘导线投运后，至今保持零故障，没有任何因线路雷击、动物攀爬等原因造成的故障跳闸，达到了设计运行效果。而架空出线CB-301年均有1.83次故障跳闸，造成的原油生产损失26 312桶。历年跳闸次数没有大的变化，但随着后段JE地区的油田开发，该线路故障造成的原油损失在不断增加。为此，公司也在考虑对其进行升级改造。

2 架空绝缘导线的优点

2.1 绝缘防护性能好

绝缘架空导线包括4层：导体、半导电层、低密度聚乙烯层和高密度聚乙烯层。其采用绞合和压紧的全铝导体，以减少电晕和电场应力的影响;为进一步消除应力，还有围绕导体的半导电层;最外部绝缘层由高密度聚乙烯组成，极其坚韧。绝缘架空导线较裸导线具有优越的绝缘性能，可减少线路相间距离，降低对线路支持件的绝缘要求，提高系统可靠性。导线绝缘降低了雨林地区线路因雷雨天气、动物攀爬、树枝触碰等引起相间和对地短路的概率。

2.2 使用寿命长

架空绝缘导线的外皮使用高密度聚乙烯覆盖，比裸导线受氧化腐蚀程度小，延长了线路的使用寿命。同时，高密度聚乙烯具有抗紫外线降解和高抗磨损性。

2.3 节约空间

架空绝缘导线比裸露的架空导线允许更小的相间间隔，便于线路在狭小通道内穿越，缩小了线路走廊。同时，绝缘导线对周边树木安全间距的要求降低，可减少防护通道内树木砍伐周期和范围。

2.4 机械强度高

架空绝缘导线的悬挂线充当系统的“主干”，起到支撑三相导体、充当避雷线的作用。由于使用铝包钢绞线，抗拉强度比全铝绞线高，提高了杆塔间导线机械强度，对于树木倒塌等物理伤害可提高保护能力。导电性较钢芯铝绞线好，能满足线路接地的要求。

2.5 运维量小

相对于裸露架空导线，绝缘架空线检修维护量小，降低了外线工的作业量。在保持现有人员配备不变的情况下，能更好地集中于雨林地区带电维护工作。

3 架空绝缘线隐患及对策

3.1 断线故障

架空绝缘线遭受雷害事故断线主要原因：一是绝缘线的结构所致，绝缘导线采用半导电屏蔽和聚乙烯作为绝缘层。其中半导体材料具有单向导电性能，在雷云对地放电的大气过电压中，很容易在绝缘导线的导体中产生感应过电压，且很难沿绝缘导线表皮释放;二是绝缘导线遭受雷击后的电磁机理特殊，造成雷击断线较多。架空裸线遭遇雷击，引起闪络事故时，在工频续流的电磁力作用下，电弧会沿着导线滑移，电弧滑动中释放能量，且在工频续流烧断导线或损坏绝缘子之前，断路器动作跳闸切断电弧。架空绝缘线的绝缘层阻碍了电弧在其表面滑移，电荷集中在击穿点放电，在断路器动作之前就会烧断导线，所以绝缘导线的雷击断线故障率要高于裸导线。

为减少架空绝缘线的雷害事故，主要采取线路过电压保护措施，如在线路首尾两端安装避雷器，架设全线路架空避雷线防护。同时，在施工中严格按照厂家要求，对绝缘导线支撑线每间隔150 m进行可靠接地，以限制感应过电压的产生。

3.2 施工问题

绝缘导线由于其结构和安装条件，易进水且不易挥发。水进入导线后，聚集在导线的最低处，与铝产生氧化反应生成氧化物，这类氧化物在电场的作用下会加速对导线的腐蚀，使导线强度降低，出现鼓肚现象，甚至发生断线。

为防止上述情况发生，项目推进时，需严格把好产品验收关，做好施工监督，对施工中造成的绝缘层损坏做好防水封堵。线路投运后要注意巡查，发现鼓肚现象，立即组织处理。

3.3 载流量低

绝缘导线的绝缘层限制了导体的散热，载流能力不及等效尺寸的裸导线，在导线选型设计时要高度注意。

4 结语

在热带雨林地区，油田生产企业对供电可靠性要求日益提高。高压架空绝缘导线具有绝缘防护好、使用寿命长、后期维护量少、所需安全空间小等优势，取代架空裸导线成为大势所趋。同时，其经济性又优于高压埋地电缆，且在发生断线故障时，较高压埋地电缆易发现和处理，更有利于电力系统的故障恢复。

[参考文献]

[1] 胡茜.新型10 kV架空绝缘导线防雷击断线用防雷金具探讨[J].电气技术，2015（12）：172-175.

[2] 姚江宁.35 kV架空绝缘导线的应用[J].油气田地面工程，2015，34（7）：52-53.

[3] Hendrix Covered Conductor Manual[Z]，2013.