龍灘水電站500 kV XLPE絕緣電纜運行評價

劉 斌，余成軍

（龍灘水電開發(fā)有限公司，廣西 天峨 547300）

0 前言

龍灘水電站1-4號機及5號機B、C相500 kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜為法國Silec Cable公司生產(chǎn)，5號機A相及6～7號機500 kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜由河北寶豐電纜有限公司生產(chǎn)。500 kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜為單芯，截面積1 000 mm2，單根平均長度約500 m。第1-7號機組所對應7回500 kV高壓電纜分別于2007年5月21日、7月20日、10月31日及2008年4月13日、8月24日、12月7日、12月20日正式投運，分別累計運行小時數(shù)為29 837 h、29 252 h、27 711 h、24 428 h、21 935 h、18 983 h、19 018 h，運行情況良好。

由于XLPE電纜結(jié)構(gòu)簡單，運行維護量極少，行業(yè)內(nèi)很少總結(jié)其運行經(jīng)驗。本文總結(jié)龍灘水電站XLPE電纜的運行管理情況，根據(jù)設(shè)備運行數(shù)據(jù)評價設(shè)備運行狀態(tài)，并對存在的問題提出處理建議。

1 運行維護管理

1.1 運行管理要求

盡管XLPE電纜運行維護工作量小，但它的安全涉及到發(fā)變組系統(tǒng)對外送電，又無可借鑒的經(jīng)驗。龍灘電廠對該設(shè)備運行管理非常重視，根據(jù)有關(guān)技術(shù)標準和設(shè)備生產(chǎn)廠家提供的運行維護說明制定了運行維護定期工作標準。主要工作為開展定期巡視檢查和監(jiān)測工作。

巡視工作要求檢查電纜本身的完好性，是否存在機械破損、過熱燒損和異常氣味，電纜終端是否存在異常放電聲音等。巡視工作還要求檢查電纜支撐構(gòu)件完好性，是否存在接地不良、表面過熱、結(jié)構(gòu)變形等異常情況。定期監(jiān)測工作主要是開展金屬護套感應電壓、對地電流人工測量，分析是否存在變化趨勢；開展定期紅外熱成像工作，檢查電纜表面、支撐構(gòu)架是否存在過熱點或溫度異常點。XLPE電纜配套有光纖測溫和感溫報警設(shè)備，可以提供報警信息，也可記錄電纜表面溫度供維護人員查閱和分析。同時，龍灘電廠定期開展電磁場監(jiān)測，開展電纜對周圍環(huán)境影響分析工作。

該設(shè)備檢修過程中進行衛(wèi)生清掃，接地系統(tǒng)檢查處理，進行電纜主絕緣、金屬護套絕緣和回流電纜絕緣測試，進行金屬護套過電壓保護器預防性試驗。通過預防性試驗及時發(fā)現(xiàn)了電壓保護器絕緣缺陷，并得到了處理。其他試驗數(shù)據(jù)均合格，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

1.2 運行情況評價

龍灘電廠一直堅持定期巡視工作，至今未發(fā)現(xiàn)電纜及其構(gòu)架表面損傷和過熱情況，外觀處于良好狀態(tài)。定期監(jiān)測工作未發(fā)現(xiàn)明顯異常和劣化情況，下面就監(jiān)測情況簡要介紹。

1.2.1 金屬護套感應電壓和對地電流監(jiān)測

金屬護套感應電壓和對地電流監(jiān)測采用人工監(jiān)測手段，使用簡單高內(nèi)阻電壓表和鉗形電流表即可，操作簡單方便。

電纜金屬護套感應電壓檢測中發(fā)現(xiàn)3號、5號、6號、7號機組高壓電纜靠主變側(cè)（屏蔽層通過過電壓保護器接地側(cè)）金屬護套A相對地電壓較其他機組偏大（見表1），略大于合同規(guī)定的50 V。電纜金屬護套感應電壓與電纜安裝長度及電纜布置情況（三角形鋪設(shè)或立式平鋪）有關(guān)，按感應電壓正常運行時0.133 V/m計算，龍灘水電站金屬護套感應電壓小于70 V即屬于正常。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，目前電纜金屬護套感應電壓無變化趨勢，未超過72 V的正常允許范圍，感應電壓正常。

金屬護套感應電壓相間比較A相明顯大于B、C相，具體數(shù)據(jù)見表1。經(jīng)現(xiàn)場勘查發(fā)現(xiàn)各回電纜線路回流電纜均布置在B、C相間，分析是由于電纜電磁感應不均勻造成。將回流電纜布置方式改為三相相間均勻換位布置，可以減小或消除該現(xiàn)象。但考慮該電壓幅值較低不會造成設(shè)備損壞，重新敷設(shè)難度較大，未采取該措施，一直監(jiān)視運行。歷次監(jiān)測數(shù)據(jù)未發(fā)現(xiàn)變化，證明該方式下不會對電纜運行造成損害。

電纜金屬護套對地電容電流監(jiān)測數(shù)據(jù)（見表1）不大于7 A。根據(jù)各臺機組電纜長度，按高壓電纜線性電容電流不大于12.9 A/km計算，龍灘各回電纜對地電容電流應不超過5.0～6.9，盡管6號機組C相電流（7.0 A）略超過該值,但從歷次測量數(shù)據(jù)分析，沒有發(fā)現(xiàn)變化趨勢，運行情況良好。

表1 金屬護套對地電壓、對地電流數(shù)據(jù)表

1.2.2 紅外熱成像監(jiān)測

運行中利用紅外成像儀對電纜表面進行定期測溫。由于受到現(xiàn)場空間的限制，不同回路電纜采用的敷設(shè)方式不盡相同，主要有單架豎直敷設(shè)、單架品字型敷設(shè)、雙回電纜同架品敷三種形式，不同敷設(shè)形式的電纜表面溫度略有差異，具體情況見圖1～圖3。

圖1 單架豎直敷設(shè)電纜表面溫度分布圖

圖2 單架品字型敷設(shè)電纜表面溫度分布圖

圖3 雙回同架品敷電纜表面溫度分布圖

以上三幅紅外熱成像圖譜均在電纜相同負荷條件下拍攝的，從中可以明顯看出，高壓電纜單架平敷時，表面運行溫度在32～34℃；高壓電纜單架品型敷設(shè)時，電纜表面運行溫度37～38℃；高壓電纜同架品型敷設(shè)時，中間支撐槽鋼存在溫度差異，并有局部熱點（溫度為40.37℃），電纜表面運行溫度36～38.5℃。

高壓電纜帶負荷時電纜表面長時運行溫度隨環(huán)境、安裝地點、條件變化，電纜表面運行溫度基本維持在30～40℃之間，遠低于產(chǎn)品合同專用技術(shù)條款中額定持續(xù)電流時外護套最高允許溫度80℃要求，設(shè)備運行狀況良好。

1.2.3 電磁場監(jiān)測

500 kV高壓電纜運行中，定期監(jiān)測表面電磁場分布情況，監(jiān)測數(shù)據(jù)見表2。根據(jù)《工頻電場GB16 203-1996》評價標準，作業(yè)場所工頻電場8 h最高允許5 kV/m。磁場強度安全衛(wèi)生限值目前尚無國家標準，參考國外已有標準的安全衛(wèi)生限值,100 μT作為作業(yè)場所最高允許值。運行中高壓電纜表面工頻電場強度均在合格范圍內(nèi)，工頻磁場強度參比國外安全衛(wèi)生限值標準偏大，國產(chǎn)電纜優(yōu)于進口電纜。從歷次監(jiān)測數(shù)據(jù)看，未發(fā)現(xiàn)劣化傾向。

表2 電纜表面電磁場分布數(shù)據(jù)表

2 主要問題及處理情況

龍灘500 kVXLPE絕緣電纜，投運后沒有影響運行的關(guān)鍵性缺陷，但附屬設(shè)備存在一些問題，已經(jīng)得到處理或已經(jīng)采取了防范措施。

2.1 漏電流監(jiān)測裝置

龍灘500 kVXLPE絕緣配套安裝了接地電流監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測各相電纜接地電流，電流測量范圍為0～2.5 A。現(xiàn)場檢查，裝置監(jiān)測顯示漏電流值指示正常，均在2.3 A左右。但根據(jù)表1人工監(jiān)測數(shù)據(jù)看，各相電纜接地電流在4.9～7.0 A范圍內(nèi)，監(jiān)測數(shù)據(jù)明顯存在較大偏差。主要處理方法是逐步更換量程合適、抗干擾能力強的電流測量元件和表計。

漏電流監(jiān)測裝置在進行電源切換后會出現(xiàn)顯示屏無顯示或顯示不正常情況，經(jīng)對該裝置進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)電源切換過程中會對本體二極顯示管造成沖擊，引起該類器件損壞。配套設(shè)備制造廠家已經(jīng)采取相應處理措施。

該裝置在高壓電纜連接的電氣設(shè)備參數(shù)或狀態(tài)發(fā)生突變（如負荷大幅度調(diào)整、主變沖擊受電、500 kV GIS開關(guān)站斷路器合分閘等）情況下，出現(xiàn)越限報警信號，且裝置本體無越限復歸按鈕，采取斷開交流電源停電半小時左右漏電流監(jiān)測方能恢復正常。這是因為暫態(tài)狀況下電纜接地回流線上電容電流變化，引起漏電流保護裝置越限報警。而正常運行時電纜運行中交流分量無顯著變化，漏電流監(jiān)測裝置則運行正常。同時，該裝置監(jiān)測數(shù)據(jù)不能長時間保存，不利于歷史數(shù)據(jù)對比分析。針對上述問題，龍灘電廠正在調(diào)研進行技術(shù)改造。

2.2 金屬護套過電壓保護器

在年度機組檢修中曾發(fā)現(xiàn)5號機組XLPE絕緣電纜部分金屬套過電壓保護器絕緣缺陷。其中A相三支絕緣值均不合格，處導通狀態(tài)，B相、C相各有一個保護器存在同樣問題（其中A相為國產(chǎn)寶豐電纜，B、C相為法國雪力克電纜，但絕緣保護器均為相同型號產(chǎn)品）。已經(jīng)更換了新的過電壓保護器，沒有再出現(xiàn)絕緣擊穿情況，運行正常。過電壓保護器絕緣缺陷是由于不同廠家電纜運行參數(shù)影響造成的，還是產(chǎn)品質(zhì)量個性差異造成的仍須進一步研究分析。龍灘電廠主要采取加強監(jiān)測的措施，目前未發(fā)現(xiàn)異常。

3 結(jié)論

龍灘水電站500 kVXLPE絕緣電纜投入運行以來，經(jīng)過現(xiàn)場電纜表面運行溫度、護套感應電壓、接地電流、電纜磁場等運行參數(shù)的記錄與分析，不難看出國產(chǎn)電纜的各項運行指標并不遜色于進口電纜，甚至個別指標優(yōu)于進口電纜。目前500 kV XLPE絕緣電纜在國內(nèi)采用的不多，運行時間不長，運行經(jīng)驗較少，需要各單位加強交流，進一步總結(jié)運行經(jīng)驗。500 kV XLPE絕緣電纜在線監(jiān)測除溫度監(jiān)測、接地電流監(jiān)測外，沒有有效的主絕緣狀態(tài)監(jiān)測手段，須進一步研究在線監(jiān)測方法，提高設(shè)備運行可靠性水平。