35kV单芯电缆着火事故分析及改进措施
摘要:文章介绍了35kV单芯电缆一次接地事故,并对该事故加以分析,提出了改进措施,并对该措施在工矿企业的实际应用进行简单分析。
1 前言
电缆是工厂、企业输送电能必不可少的电气材料,如果因电缆问题发生事故,尤其是在化工连续生产的企业,不仅会中断正常生产,而且可能引起一系列的恶性连锁事故,本文针对三友集团一次35kV单芯电缆事故进行原因分析,制定了公司电缆安装的改进方案,并对公司新增35kV单芯电缆线路付诸实施,效果良好。
2 系统及线路简介
三友集团是一家大型的化工联合企业,建有110kV变电站一座,该站35kV系统有电厂与电网并网线路两回,35kV出线14回,35kV系统经消弧线圈接地;故障线路为电厂线路的其中一回,该线路为35kV单芯电缆线路,线路全长1280m,每相由YJV-1×300单芯电缆3根组成,电缆沿桥架敷设,中间段约有900m穿行公司,并与10kV电缆桥架上下并行,电缆在桥架内为平行排列方式(如下图所示),电缆接地方式为一段接地,另一端保护接地。
3 事故简单过程及现象
2012年11月21日,故障线路在距离110kV变电站大概550m处发生单相接地,随后发生拉弧、起火,并发展成相间短路,同时造成公司48条10kV电缆线路及几百条控制、仪表电缆烧毁事故,据事故现场人员介绍,弧光由间断到连续并由小到大。停电灭火后发现,事故电缆C1相明显击穿痕迹,并发现C1相电缆击穿处为铜屏蔽层搭接处。
4 原因分析
(1)造成此次事故直接原因是电缆制造缺陷,铜屏蔽层搭接不足2cm,且没有采用焊接方式,极有可能造成屏蔽层虚接,因电缆金属屏蔽层搭接不好,相当于铜屏蔽层断裂,在断裂处保护接地端将会有悬浮电压产生,如果设电缆线芯与屏蔽层间电容为C1,屏蔽层与大地间电容为C2,系统相电压为U0则在屏蔽断裂处的悬浮电压U=U0×C1(C1+C2),而C1、C2大小接近,则悬浮电压U≈10kV,该电压会向低电位端(直接接地端)铜屏蔽层放电,逐步烧蚀C1相绝缘,直至发生击穿,形成C1相单相弧光接地,弧光烧伤相邻电缆进而发展成了相间短路。
(2)单芯电缆导体与金属护套的关系可以看做是一个变压器的初次级绕组,当电缆运行中导体通过交流电时,其周围产生的磁力线与电缆金属护套交链,在金属护套中产生感应电压,此感应电压的大小与电缆中流过导体的电流、电缆的排列方式及电缆长度有关,如果流过电缆时间过长,金属护套上的感应电压会达到危及人身安全的程度,当遭受操作过电压或雷击过电压时,金属护套还会产生更高的电压,也可能导致护套绝缘被击穿,该故障电缆2005年投运,长度1280m,110kV变电站35kV开关及各子公司35kV开关经历了无数次的开关分合闸,可能多次造成操作过电压,对电缆金属屏蔽层搭接部位造成冲击,这也是此次事故的诱因,而且从排列方式考虑,平行排列方式的感应电压要高于正三角形排列方式。
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