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遇到一個(gè)奇葩的接地系統(tǒng)設(shè)計(jì),線路是26/35kV 1*630mm2電纜線路,三相平鋪,最大負(fù)荷功率是26MW,全線長8.5km,單段約654m,中間有12個(gè)直通接頭和直接接地箱。
設(shè)計(jì)的接地方式是全部直接接地,包含兩端、直通接頭都是直接接地,保護(hù)是采用的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),可以帶故障運(yùn)行2小時(shí),然后運(yùn)行了一段時(shí)間后,嘣,全線的直通接頭全部崩開了~
上述設(shè)計(jì)顯然不合理,按電纜敷設(shè)的數(shù)據(jù)計(jì)算,線路總長的感應(yīng)電壓約1000V,超過GB 50217的最高300V標(biāo)準(zhǔn),而設(shè)計(jì)方式竟然是全部都是直接接地,這會(huì)導(dǎo)致接地系統(tǒng)中出現(xiàn)環(huán)流發(fā)熱。
以上為背景,然后呢,設(shè)計(jì)方出了質(zhì)量保證函,現(xiàn)在是死活不承認(rèn)自己的設(shè)計(jì)有問題,然后還在各種挑相關(guān)方的毛病來推卸責(zé)任,有什么好的辦法沒?設(shè)計(jì)方即是原來的設(shè)計(jì)方,也是后面問題整改的方案制定方,有極高的話語權(quán)。
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感應(yīng)電壓超標(biāo)是電力電纜運(yùn)行中常見的問題,主要由鄰近帶電線路的電磁感應(yīng)或系統(tǒng)操作過電壓引起。這種現(xiàn)象會(huì)對電纜系統(tǒng)產(chǎn)生多方面的影響,包括絕緣老化、發(fā)熱損耗、安全隱患及電磁干擾等。以下從技術(shù)角度詳細(xì)分析這些影響及其作用機(jī)制。
感應(yīng)電壓超標(biāo)會(huì)加速電纜絕緣材料的老化過程,主要原因包括:
?電場應(yīng)力加劇?:當(dāng)感應(yīng)電壓超過設(shè)計(jì)閾值時(shí),絕緣材料承受的電場強(qiáng)度增大。根據(jù)搜索結(jié)果,單芯電纜在短路或遭受雷電沖擊時(shí),屏蔽層上會(huì)形成很高的感應(yīng)電壓,可能導(dǎo)致外護(hù)套被擊穿4。
?局部放電現(xiàn)象?:長期過高的感應(yīng)電壓會(huì)使絕緣層內(nèi)部產(chǎn)生局部放電,逐步侵蝕絕緣材料。電纜運(yùn)行中,線芯與金屬屏蔽層之間的電容效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生靜電感應(yīng)電壓,當(dāng)屏蔽層接地不良時(shí),這個(gè)電壓會(huì)對絕緣層放電,逐步燒蝕直至擊穿6。
?熱老化加速?:感應(yīng)電壓引發(fā)的環(huán)流會(huì)導(dǎo)致電纜發(fā)熱,溫度每升高10°C,某些絕緣材料的壽命可能減半9。XLPE電纜雖然耐溫較高(90-105°C),但長期高溫仍會(huì)顯著縮短其使用壽命。
感應(yīng)電壓在電纜金屬護(hù)套中產(chǎn)生的環(huán)流會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的發(fā)熱問題:
?環(huán)流產(chǎn)生機(jī)制?:單芯電纜線芯電流會(huì)在金屬屏蔽層產(chǎn)生電磁感應(yīng)電壓。當(dāng)兩端接地時(shí),會(huì)形成閉合回路,產(chǎn)生環(huán)流,其值可達(dá)線芯電流的30%-95%46。
?發(fā)熱危害?:
?載流量影響?:環(huán)流不僅浪費(fèi)電能,還會(huì)降低電纜的實(shí)際載流量,影響輸電能力4。
感應(yīng)電壓超標(biāo)會(huì)帶來多重安全風(fēng)險(xiǎn):
?人身安全威脅?:控制電纜芯線中的感應(yīng)電壓在形成導(dǎo)電回路時(shí)會(huì)對人員造成傷害;即使未形成回路,也存在安全隱患3。某些情況下,感應(yīng)電壓疊加可達(dá)到危及人身安全的程度4。
?連接設(shè)備損壞?:
?接地系統(tǒng)問題?:不合理的接地方式(如單芯電纜兩端直接接地)會(huì)加劇感應(yīng)電壓問題,而一端接地又可能在故障時(shí)產(chǎn)生高電壓,需要采取一端直接接地、一端經(jīng)電壓保護(hù)器接地的折中方案6。
感應(yīng)電壓超標(biāo)會(huì)引發(fā)電磁干擾,影響周邊設(shè)備:
?干擾機(jī)制?:電纜中的快速瞬變電流(di/dt)會(huì)產(chǎn)生電磁輻射,干擾鄰近的通信系統(tǒng)或電子設(shè)備10。在工業(yè)環(huán)境中,大功率設(shè)備啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流可能嚴(yán)重干擾控制系統(tǒng)12。
?典型案例?:水泥生產(chǎn)設(shè)備中的高電壓、大功率機(jī)電設(shè)備啟動(dòng)時(shí),曾因電磁干擾導(dǎo)致開關(guān)量信號(hào)異常,引發(fā)控制系統(tǒng)故障12。這類干擾開始時(shí)常被忽視,增加了故障排查難度。
單芯與多芯電纜在抗感應(yīng)電壓能力上有顯著差異:
單芯電纜在長距離輸電中優(yōu)勢明顯,但必須采取特殊接地方式控制感應(yīng)電壓;多芯電纜則更適合配電應(yīng)用,天然具有更好的抗感應(yīng)電壓特性1921。
針對感應(yīng)電壓超標(biāo)問題,行業(yè)已建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并發(fā)展出多種防護(hù)技術(shù):
?標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范?:IEC 60044系列和IEEE C57.13等標(biāo)準(zhǔn)對電壓感應(yīng)問題有明確規(guī)定,GB50217-1994等國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)也要求高壓單芯電纜采取特殊接地方式413。
?防護(hù)技術(shù)?:
綜上所述,電纜感應(yīng)電壓超標(biāo)是一個(gè)多因素影響的復(fù)雜問題,需要從設(shè)計(jì)、敷設(shè)、接地、監(jiān)測等多個(gè)環(huán)節(jié)采取綜合措施,才能確保電纜系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
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