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GIS設(shè)備110kV電纜終端頭安全機理分析

文檔作者：宋海巖，黃宗彥文檔來源：廣東省潮州供水樞紐管理處		點擊數(shù)： 11 1	更新時間： 2025年02月22日
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第9期
2012年9月
廣東水利水電
GUANGDONG W ATER RES0URCES AND HYDROPOW ER
N0．9
Sep． 2012
GIS設(shè)備1 10kV電纜終端頭安全機理分析
宋海巖，黃宗彥
(廣東省潮州供水樞紐管理處，廣東潮州 52101 1)
摘 要：以東溪開關(guān)站GIS設(shè)備為例，分析了GIS設(shè)備1lOkV電纜終端銅尾管低位裸露布置時存在的安全性問題，提出
加裝“絕緣護罩”的方法，解決了電纜終端裸露存在的安全隱患。
關(guān)鍵詞：GIS；電纜；電場；感應(yīng)電壓
中圖分類號：TM757 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：1008—0112(2012)09—0087—02
1 概述
潮州供水樞紐東溪開關(guān)站設(shè)備是ZF10—126(L)／
T2000—31．5型氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(簡稱
GIS)，整體布置較低，電纜終端尾管離地板僅1m多。
由于電纜銅尾管與電纜本體的護層連接在一起，因此
它的電氣特性與護層是一致的。該處所用110kV電纜
是單芯電纜，這樣其護層在運行時會產(chǎn)生各種感應(yīng)電
壓。同時，電纜頭制作過程中，電纜外屏蔽層的剝離，
導(dǎo)致屏蔽末端電場集中且分布不均勻，一旦電壓升高，
會出現(xiàn)放電現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致絕緣擊穿，危及人身安全，
這種不加保護的低型裸露布置方式存在安全隱患，如
圖1所示
圖1 東溪開關(guān)站ll0kVGIS電纜裸露銅尾管
2 ll0kVGIS電纜終端頭安全機理分析
2．1 感應(yīng)電壓計算
按照國際電工委員會(IEC)推薦的單芯電纜護層
感應(yīng)電壓的計算方法，進行簡單短段電纜線路計算。
經(jīng)計算：滿負(fù)載時護層感應(yīng)電壓為28．78V，三相短路
時護層感應(yīng)電壓為2 432 V，線芯流過最大雷電或操作
過電壓時護層感應(yīng)電壓為311．34kV。電纜護層感應(yīng)電
壓的大小不但與其本身的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)，也與線路的
布置方式有關(guān)。
2．2 電場放電因素
110kV及以上電壓等級的電纜幾乎都是單芯的，
每一相線芯外均有一接地的(銅)屏蔽層，由于電容的
存在，線芯與屏蔽層之間形成徑向分布的電場。也就
是說，正常情況下，電纜的電場只有從線芯導(dǎo)體沿半
徑向(銅)屏蔽層的電力線，沒有線芯軸向的電場(電
力線)，電場分布是均勻的。
在做電纜頭時，需要剝?nèi)ヒ欢坞娎|屏蔽層，改變
了電纜原有的電場分布，將產(chǎn)生對絕緣極為不利的切
向電場(沿導(dǎo)線軸向的電力線)，電纜終端處的電場不
再是均勻的徑向電場，在剝?nèi)テ帘螌有揪€的電力線向
屏蔽層斷口處集中，如圖2所示。由于絕緣帶或絕緣
薄膜的沿面擊穿強度比垂直擊穿強度低得多(一般為
垂直擊穿強度的5％ ～10％)，所以，軸向電場分量的
出現(xiàn)，會大大降低電纜頭的電氣強度。隨著電壓的升
高，該處會出現(xiàn)放電現(xiàn)象，也成為電纜最容易擊穿的
部位，危及設(shè)備和人身安全。
2．3 安全性分析
如上所述，正常情況下護層的感應(yīng)電壓不大，只
有幾十伏；但在線芯流過雷電或操作過電壓時，其感
應(yīng)電壓達到300kV以上。在短路電流或一般沖擊過電
壓作用下，其護層所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓已經(jīng)相當(dāng)危險，
不但危及人身安全，而且電纜護層絕緣也可能受破壞。
收稿日期：2012—03—28；修回日期：2012—07—16
作者簡介：宋海巖(1982一)，男，一 程師，從事水電站運行技術(shù)管理T作。
· 87 ·
2012年9月第9期 廣東水利水電 No．9 Sep．2012
導(dǎo)體線芯
絕緣層
電力線
等位線
外屏蔽層
圖2 電纜終端電場分布
同時，制作電纜頭時屏蔽層的剝離，改變電纜原有電
場分布，造成屏蔽層末端電場強度急劇增大，隨著電
壓升高，電纜終端頭會出現(xiàn)放電現(xiàn)象，最終導(dǎo)致絕緣
擊穿。所以，必須采取一定的防范措施，保障人身和
設(shè)備安全。
3 安全防范措施
據(jù)筆者了解， 目前多數(shù)廠家生產(chǎn)110kV 電纜時，
其護層的絕緣水平是按照《額定電壓110KV交聯(lián)聚乙
烯絕緣電力電纜及其附件》(GB／T 11017．1～11017．3
— 2002)來確定的：“在每一邊金屬屏蔽和(或)金屬套
與接頭外保護層接地的外表面之間應(yīng)加：直流20kV
試驗電壓(歷時1mim)和沖擊試驗電壓60～75kV”。根
據(jù)《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》(GB311．1—1997)中
規(guī)定，需加試驗電壓值(直流電壓20kV；沖擊電壓6O
～ 75kV)的電器，其額定電壓基本上是6～lOkV， 即
1lOkV電纜外護層應(yīng)按6～10kV電器對待。而依據(jù)
《高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》(SDJ 5—85)表4．1．1 C
欄中額定電壓為3～10kV一列中的規(guī)定：“無遮欄裸
導(dǎo)體至地面之間其凈距應(yīng)是2 700mm”。也就是說，如
果滿足不了“3～10kV裸導(dǎo)體至地凈距不小于
2 700mm”的要求就要加遮欄，其目的就是阻隔在其附
近活動的人不會碰到帶電裸導(dǎo)體 j。
綜上分析，GIS設(shè)備110kV電纜終端裸露布置的
方式是不符合規(guī)程要求的，存在安全隱患。筆者認(rèn)為，
提升1 lOkV電纜終端尾管布置高度是不合適的，這樣
需要整個GIS布置抬高，既會使GIS造價增加，也會
增大土建工程量。而在電纜終端尾管周圍布置遮欄，
則會影響巡視，削弱了GIS可接近、可觸摸、布置緊
湊、節(jié)省空間的優(yōu)點。最簡單的辦法是在電纜終端尾
管上加裝可拆卸的、10kV級絕緣水平的絕緣板制作的
“絕緣護罩”。同時，在電纜最容易擊穿的屏蔽層斷口
處，采取分散集中的電力線(電應(yīng)力)的措施，用介電
常數(shù)為20～30、體積電阻率為10 ～10 Q ·em材料
制作的電應(yīng)力控制管(簡稱應(yīng)力管)，套在屏蔽層斷口
處，以分散斷口處的電場應(yīng)力(電力線)，保證電纜能
可靠運行。
4 結(jié)語
電纜終端頭是將電纜與其他電氣設(shè)備連接的部件，
是電力運行系統(tǒng)中比較薄弱的環(huán)節(jié)，關(guān)系到電纜線路
的安全穩(wěn)定運行。因此，電纜終端頭制作、安裝過程
要嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)范進行。同時，對運行中的設(shè)備加
強巡視，有條件的，應(yīng)定期進行電纜終端頭局部放電
測試 。
以上介紹的是GIS設(shè)備1lOkV電纜終端裸露布置
形式存在的安全隱患，希望提出的解決方案能為存在
同樣問題的GIS設(shè)備提供參考。
參考文獻：
『1] DL／T5352—2006高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程[S]．
[2] 楊毓慶．一起110kV電纜終端頭缺陷的分析及處理[J]．
大科技，2011，(18)：260—261．
(本文責(zé)任編輯王瑞蘭)
(上接第86頁)
5 結(jié)語
大坳攔河壩液壓系統(tǒng)的更新改造，工程投資為
210萬元，改造后，極大提高了液壓系統(tǒng)的可靠性和
維護的方便性，同時提高了攔河壩的防洪安全性能。
從本工程的實踐中，可以看出一個系統(tǒng)的設(shè)計，不單
指要完成系統(tǒng)的某項功能，更重要的是如何保證系統(tǒng)
· 88 ·
功能的實現(xiàn)。對于一個設(shè)計者，應(yīng)該有系統(tǒng)看問題的
觀點，既要看到解決問題的方法，更要多想想工程在
長期運行中可能遇到的問題，從而從系統(tǒng)設(shè)計方面根
本加以解決，才能達到理想的效果。
(本文責(zé)任編輯王瑞蘭)

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