朱文滔

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局，廣東佛山528200）

0 引言

因受到舊版的GB 50217—1994《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》中電纜金屬護(hù)層正常感應(yīng)電勢(shì)容許值僅100 V的制約，以往的電纜工程設(shè)計(jì)中電纜交叉互聯(lián)系統(tǒng)普遍分段較短，以致帶來(lái)了一系列的問(wèn)題：（1）分段過(guò)多，停電試驗(yàn)工作量大；（2）中間接頭過(guò)多，增加了工程投資及施工時(shí)間；（3）埋地的交叉互聯(lián)箱、接地箱防水性能較差，箱體過(guò)多，增加了電纜線路的故障風(fēng)險(xiǎn)。

新版的GB 50217—2007《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：交流單芯電力電纜線路的金屬層上任一點(diǎn)非直接接地處的正常感應(yīng)電勢(shì)最大值應(yīng)滿足下列規(guī)定：（1）未采取能有效防止人員任意接觸金屬層的安全措施時(shí)，不得大于50 V；（2）除上述情況外，不得大于300 V。其與舊版最大的區(qū)別是金屬護(hù)套的允許感應(yīng)電壓從100 V提高到了300 V。

本文以佛山供電局在運(yùn)行的220 kV佛藤線電纜為例，研究長(zhǎng)電纜線路的交叉互聯(lián)分段長(zhǎng)度，目的在于利用最新的設(shè)計(jì)規(guī)范條款優(yōu)化現(xiàn)有的電纜交叉互聯(lián)分段，使電纜線路運(yùn)行維護(hù)更方便。

圖1 220 kV佛藤線電纜分段及接地方式圖

1 220 kV佛藤線電纜交叉互聯(lián)系統(tǒng)現(xiàn)狀

濕，導(dǎo)致保護(hù)器損壞率極高。

（3）目前的交叉互聯(lián)系統(tǒng)在每個(gè)周期之間無(wú)法測(cè)環(huán)流。

1.1 220 kV佛藤線概況

220 kV佛藤線電纜全長(zhǎng)9 528 m，電纜型號(hào)為YJLW03-127/220-1×2000，全長(zhǎng)19個(gè)中間接頭，總共有19個(gè)交叉互聯(lián)箱（或接地箱）。電纜分段長(zhǎng)度及交叉互聯(lián)接線方式如圖1所示。

1.2 220 kV佛藤線電纜交叉互聯(lián)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

經(jīng)過(guò)數(shù)年的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)220 kV佛藤線電纜的交叉互聯(lián)系統(tǒng)存在以下問(wèn)題：

（1）交叉互聯(lián)及接地箱數(shù)量太多，總共19個(gè)，預(yù)試工作量大，需要停電時(shí)間長(zhǎng)，這與電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性相悖。

（2）交叉互聯(lián)箱及接地箱全部埋設(shè)在地下井內(nèi)，防水環(huán)境惡劣。在實(shí)際開(kāi)箱檢查時(shí)，即使箱內(nèi)沒(méi)有直接進(jìn)水也是明顯潮

2 220 kV佛藤線電纜交叉互聯(lián)系統(tǒng)改造方案

2.1 交叉互聯(lián)系統(tǒng)重新分段

（1）取消一部分交叉互聯(lián)箱或接地箱，把一些絕緣接頭改為直通接頭，分段方案如圖2所示。

如圖2所示，把#0、#2、#4、#6、#8、#10、#12、#14、#17改為直通接頭，減少了9個(gè)中間交叉互聯(lián)箱或接地箱，等效圖如圖3所示。

從等效圖可見(jiàn)，優(yōu)化后的交叉互聯(lián)系統(tǒng)有兩個(gè)交叉互聯(lián)單元和五個(gè)單點(diǎn)接地單元，減少了9個(gè)交叉互聯(lián)箱或接地箱，而且優(yōu)化后的交叉互聯(lián)單元每段電纜的長(zhǎng)度更平均了，更有利于減少交叉互聯(lián)單元內(nèi)的環(huán)流。

圖2 220 kV佛藤線電纜分段及接地方式改造方案

因此，A、C相：

經(jīng)查，220 kV佛藤線電纜的正常載流量最大為：I=1171A，代入公式，則：

ESO=I/2×0.240 256≈140.67 V/km

B相：

圖3 220 kV佛藤線電纜分段等效圖

（2）最長(zhǎng)段單點(diǎn)接地的感應(yīng)電壓計(jì)算。

僅需要計(jì)算單段最長(zhǎng)段金屬護(hù)套的感應(yīng)電壓即可。在改造后的系統(tǒng)中，單段最長(zhǎng)段是等效圖的#9—#10段，接地方式為#9處直接接地，#10處經(jīng)保護(hù)器接地，單段長(zhǎng)為1 088 m。感應(yīng)電壓計(jì)算如下：

ES=L×ESO式中，ES為感應(yīng)電勢(shì)（V）；L為電纜金屬層的電氣通路上任一部位與其直接接地處的距離（km）；ESO為單位長(zhǎng)度的正常感應(yīng)電勢(shì)（V/km）。

A、C相（回路電纜情況，假定其每回I、r均等）：

當(dāng)L=1.088 km時(shí)，A、C相：ESO=140.67×1.088=153.05 V；B相：ESO=108.08×1.088=117.59 V。

經(jīng)計(jì)算，在改造后單段電纜最長(zhǎng)為1.088 km的情況下，在正常的載流量時(shí)最高感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為A、C相，最大值為153.05 V，B相為117.59 V，完全滿足設(shè)計(jì)規(guī)程的要求。

2.2 護(hù)層保護(hù)器的選擇

根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程，電纜的護(hù)層保護(hù)器應(yīng)符合下列規(guī)定：

（1）可能最大沖擊電流作用下護(hù)層保護(hù)器的殘壓不得大于電纜外護(hù)套的沖擊耐壓被1.4所除數(shù)值。

（2）系統(tǒng)短路時(shí)產(chǎn)生的最大工頻感應(yīng)過(guò)電壓作用下，在可能長(zhǎng)的切除故障時(shí)間內(nèi)，護(hù)層保護(hù)器應(yīng)能耐受。切除故障時(shí)間應(yīng)按5 s以內(nèi)計(jì)算。

（3）可能最大沖擊電流累積作用20次后，護(hù)層保護(hù)器不得損壞。

B相：

其中：

式中，I為電纜導(dǎo)體正常工作電流（A）；ω=2πf，f為工作頻率（Hz）；r為電纜金屬層的平均半徑（m）；S為各電纜相鄰之間中心距（m）。

經(jīng)查，佛藤線工程中S=0.3 m（包括上橋上敷設(shè)部分），r=0.069 m，代入公式：

系統(tǒng)中220 kV佛藤線電纜發(fā)生三相短路時(shí)瞬時(shí)短路電流可達(dá)為30 kA，根據(jù)可計(jì)算得到A、C相的ESO=I/2×0.240 256=3 603.84 V/km，其中最長(zhǎng)段#9—#10段非接地端的感應(yīng)電壓計(jì)算值為：ESO×1.088=3 920.977 92 V。

保護(hù)器的額定電壓U=Up/K，Up為短路事故中電纜中出現(xiàn)的工頻電壓最大值，即Up=Es；K為保護(hù)器工頻電壓配合系數(shù)，一般取1.1～1.3。

經(jīng)比對(duì)，型號(hào)為BHQ-10/400的護(hù)層保護(hù)器已經(jīng)能滿足在短路情況下220 kV佛藤線電纜的外護(hù)套的保護(hù)，選用該型號(hào)的保護(hù)器即可。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)佛山供電局220 kV佛藤線電纜金屬護(hù)套交叉互聯(lián)分段優(yōu)化方案的研究，認(rèn)為改造后的交叉互聯(lián)系統(tǒng)在滿足新版《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》的情況下，能夠極大地減少電纜預(yù)試、檢修的時(shí)間及工作量，并降低接地箱的故障率。

220 kV佛藤線電纜金屬護(hù)套交叉互聯(lián)分段優(yōu)化改造的案例，為受舊版設(shè)計(jì)規(guī)程限制的長(zhǎng)電纜交叉互聯(lián)分段的優(yōu)化改造指明了一個(gè)新的方法。保護(hù)器參數(shù)設(shè)計(jì)[J].高電壓技術(shù)，2008，34（2）：355-358.

[6]查傳忠.金屬護(hù)層感應(yīng)電壓限值提高后的電纜應(yīng)用探討[J].供用電，2009，26（5）：71-73.

[1]電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50217—2007[S].

[2]城市電力電纜線路設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定：DL/T 5221—2016[S].

[3]卓金玉.電力電纜設(shè)計(jì)原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[4]牛海清，王曉兵，蟻澤沛，等.110 kV單芯電纜金屬護(hù)套環(huán)流計(jì)算與試驗(yàn)研究[J].高電壓技術(shù)，2005，31（8）：15-17.

[5]羅俊華，周作春，李華春，等.單芯電力電纜金屬護(hù)層過(guò)電壓