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1、110kV及以上电缆主要是单芯电缆。因单芯电缆金属护层与芯线中交流电流产生的磁力线相铰链，使其两端出现较高的感应电压，故需采取合适的接地措施，使感应电压处在安全 .&论文之十四：从110KV钟霞线电缆故障看单芯电缆护层绝缘的重要性厦门电业局 严有祥摘要：因单芯电缆金属护层与芯线中交流电流产生的磁力线相铰链，使其两端出现较高的感应电压，因此要求护层有良好的绝缘，同时要求电缆金属护套接地可靠。本文从分析一例电缆故障入手，论证了电缆护层绝缘的重要性并提出了加强电缆护层绝缘监测的技术手段和管理手段。关键词：电缆故障 护层绝缘 单芯电缆一、 事件经过 2007年11月17日12时许，厦门电业局送电部接到
2、调度所通讯维护人员通知，在110KV钟霞线#15-#16联络电缆#3工井内110KV电缆冒烟着火。送电部立即派人赶往现场查看，发现10KV钟霞线#15-#16联络电缆A相在#3工井内（#16号杆侧）靠近管口处已经着火并发出很大的嗡嗡声，确认该电缆存在紧急缺陷，要求将110KV钟霞线线路转热备用，12：40线路转热备用后，嗡嗡声立即消失，现场人员迅速扑灭明火。仔细观察电缆烧伤情况，发现外护层烧毁约30厘米，熔化的PE护套滴落到位于正下方的通讯光纤上，将光纤熔断。如图1和图2所示。图1 起火冒烟工井 图2 电缆故障点 检查还发现该电缆线路回流线被盗割、#15塔杆塔上护层保护接地箱被盗，#16杆塔A
3、相电缆护层直接接地电缆（铜单芯185平方毫米，约3米长）在电缆接地端被拆开，拆开点有明显放电痕迹。如下图3和图4所示。图3 被盗回流线 图4 拆开点放电痕迹 由于无法判断电缆绝缘是否损伤，加上烧伤点在排管内，修复困难，经研究，决定在工井内将电缆锯断，利用#16杆下的余线做一个中间接头。二、 故障原因分析 110kV及以上电缆主要是单芯电缆。因单芯电缆金属护层与芯线中交流电流产生的磁力线相铰链，使其两端出现较高的感应电压，故需采取合适的接地措施，使感应电压处在安全电压范围内（通常不超过50V，有安全措施时不超过100V）。通常短线路单芯电缆的金属护层采用一端直接接地和另一端经间隙或保护电阻接地的
4、方式；长线路单芯电缆金属护层则采用三相分段交叉互联两端接地的方式。 钟霞线#15-#16联络电缆全长385米，电缆金属护套采用单端接地系统，即#15塔侧采用经护层保护器接地，#16塔侧采用直接接地。接地系统如图5所示： #16塔 #15塔图5 接地系统示意图等值电路如图6所示图6 感应电压等值电路图6中E1、E2、E3分别为三相电缆芯线电流在A、B、C三相金属护套上产生的感应电势，E1/、E2/、E3/ 分别为三相电缆护层上的环流s1、s2、S3在A、B、C三相金属护层上产生的感应电势，R1、R2为电缆护层两端接地电阻，Re为大地的漏电阻，R为金属护层的电阻，X为金属护层的自感抗。对于图4-4
5、，假设电缆线路长度为L，其电压方程为：其中R=Rsn，Rs为单位长度电缆金属护层的电阻；Rc=Rgn，Rg为单位长度的大地的漏电阻；X=2(2Dc/Ds),Dc为金属护层以大地为回路时回路等值深度；Ds为金属护层的直径；X1=2ln(Dc/S)为单位长度中相和边相金属护层的互感抗；X2=2ln(Dc/2S)为单位长度边相与边相金属护层的互感抗；Es1、Es2、Es3分别为三相金属护层上单位长度的感应电势。因电缆是平行敷设且金属护层是不交叉两端接地，故有如下感应电势计算公式：在#15塔金属护套接地点被解开后，此时，金属护套感应电压按电容分布，对地电位升高，经理论计算，大约升高到7.27KV。在此
6、电压作用下，护套薄弱点击穿放电，放电的火花引燃外护套，外护套起火燃烧。详细计算过程如下：1、电缆的有关结构尺寸YJLW03 1400mm2 64/110kV序号电缆结构厚度（mm）外径（mm）铜导体24半导电尼龙带导体屏蔽XLPE绝缘60绝缘屏蔽半导电缓冲阻水带皱纹铝护套2.880防蚁高密度聚乙烯外护套45902、计算过程C1=20r/ln(R/rc)C2=20r/ln(RE/rE)上式中，C1 是电缆线芯对金属护套电容，C2是电缆金属护套对地电容R是绝缘层外半径，30mmrc是导体线芯半径,12mmmRE是外护层外半径,45mmrE是金属护套外半径,40mm0是真空介电常数，取8.85*10
7、-12(F/M)r是相对介电常数，对于XLPE和PE均取2.3将上述数据代入计算得C1=20r/ln(R/rc)=2*3.14*8.85*10-12*2.3/ ln(30/12)=1.39*10-10(F/M)C2=20r/ln(RE/rE)= 2*3.14*8.85*10-12*2.3/ ln(45/40)=10.85*10-10(F/M)设相电压为U,作用在电缆线芯与金属护套之间的电压为U1,作用在金属护套与地之间的电压为U2则U1+ U2=UU1/ U2= C2/ C1=10.85/1.39=7.87.8 U2+ U2=U U2=U/8.8=64/8.8=7.27(KV)所以当电缆金属护
8、套悬空时,作用在电缆外护套上的电压高达7.27KV，很容易造成外护套击穿。三、 防范措施1、加大对破坏电力设施行为的打击力度。自9月6日以来，我局先后发生110kV锦灌线#28塔、李灌线#3、塔安郭线#8塔、110kV钟石II回#1塔、110kV京贞I、II回#1塔、钟京I、II回#13塔和钟霞线#15、#16塔、杏霞线#38塔等十个回路110KV电缆附属设施被盗，造成直接经济损失数十万元，严重威胁电网安全。从犯罪分子作案手段上看，这伙人熟悉电力设备特点，有一定专业技术知识，专检低电位有价值的铜芯电缆作为盗窃对象。有较好的高空作业技能，能熟练攀爬各类铁塔。建议与公安部门联合，在海沧一带伏击布控
9、，争取抓获犯罪分子，打击他们的嚣张气焰。2、从技术上防止电力设施被盗。一是尽量缩短各种接地引下线的长度，对于安装在户外的护层保护接地装置，今后不再设计一个接地箱而是直接使用户外型护层保护器。减少犯罪分子偷盗接地引下线和接地箱的欲望。二是对工井采取防盗措施，防止小偷进入工井做案。对只有回流线的、无中间接头的工井采取用水泥把井盖封起来的措施，个别地段可以尝试采取使用防盗井盖的措施。三是在有条件的地方安装护层绝缘监测系统，该系统可实时监测电缆金属护层循环电流、运行电流和电缆表面温度，并以GPRS通讯方式将测量数据发送给监控服务器，监控软件永久的保存数据，通过绘制各种参数的变化趋势波形图、记录数据表等
10、方法向用户提供分析前提，并采用独特的判据判断电缆绝缘情况是否良好，若某个运行参数出现故障时可将故障信息以GSM短信方式发送给用户，从根本上避免了电缆事故的发生，保证电缆安全、可靠的运行。3、加强电缆工程全过程管理，确保新投运的电缆有良好的护层绝缘水平。要继续通过招投标等竞争性手段采购到质量优良，价格合理的电缆。要加强工程施工各环节管理，电缆敷设完成后，做护层绝缘电阻试验时，要有监理人员在场，测量出的数据要监理人员签字认可。中间接头制作前，电缆敷设人员要向中间接头制作人员出示测量数据，若中间接头安装人员有异议应当场试验，否则视为接受该结果，再出现护层绝缘电阻值低就由中间接头制作人员处理。要细化验
11、收细则，适当提高电缆护层竣工试验标准，规定竣工实验时，外护套必须打10KV直流电压5分钟。对于护层绝缘电阻值远远低于理论值的，要找出原因并加以解决。四、结论 高压电缆线路是电网重要组成部分，确保电缆线路安全运行是电网企业重要职责。保持电缆金属护套接地系统的完整性对电缆安全运行十分重要，因此要加强电缆专业的全过程管理，确保新 的电缆具有良好的护层绝缘。要加大对破坏电力设施犯罪行为的打击力度，打击他们的嚣张气焰，要加强运行维护管理，要利用先进的技术手段监测电缆的运行情况，防范事故于未然。参考文献：1 GB50217-1994电力工程电缆设计规程2 郑肇骥，王琨明. 高压电缆线路M. 北京：水利电力出版社，19833 刘子玉，王惠明. 电力电缆结构设计原理M. 西安：西安交通大学出版社，19954 贾欣，曹晓珑，喻明. 单芯电缆计及护套环流时的载流量J. 高电压技术，2001，27(1)：25-265 杨守信，杨力. 110KV长庆电缆护套绝缘过电压保护分析计算J. 高电压技术，2004，30(4)：22-246 姜芸等. 电力电缆保护接地. 高电压技术,1998,24(4):36作者简介：严有祥，1968年，高级工程师，在厦门电业局从事电缆运行维护、检修和技术管理工作6