一起低壓聯(lián)絡(luò)電纜短路事故的分析與處理

摘要：介紹了一起從自備發(fā)電機(jī)組至供電系統(tǒng)低壓母線的聯(lián)絡(luò)電纜受集膚效應(yīng)等因素影響而發(fā)生短路事故的基本情況，并在分析的基礎(chǔ)上采用三相單心電纜品字并聯(lián)分組敷設(shè)的方法來處理的成功案例。
關(guān)鍵詞：聯(lián)絡(luò)電纜；短路事故；集膚效應(yīng)；偏載；橋架

1 基本情況
1．1 供電系統(tǒng)概況
某企業(yè)的供電系統(tǒng)電源電壓為10 kV，有4臺(tái)1 600 kVA的主變，正常用電負(fù)荷約為6 000 kW，最大負(fù)荷可達(dá)8 000 kW；有自備柴油發(fā)電機(jī)組6套，總裝機(jī)容量為12 550 kW，6套發(fā)電機(jī)組全部并聯(lián)到380 V母線上，再用48根單心電纜通過4個(gè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)與供電系統(tǒng)低壓母線連接，如圖1所示，每個(gè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的每一相母線連接4根300 mm2的單心電纜，自備發(fā)電機(jī)組到供電系統(tǒng)低壓母線間的聯(lián)絡(luò)電纜平均長(zhǎng)度約50 m，電纜采用鋼橋架敷設(shè)，電纜在橋架中的以無規(guī)律隨機(jī)的方式布置。

1．2 聯(lián)絡(luò)電纜短路事故調(diào)查
自備發(fā)電機(jī)到供電系統(tǒng)低壓母線之間的聯(lián)絡(luò)電纜線路工程是在短路事故發(fā)生的三個(gè)多月前安裝完成的，在工程驗(yàn)收檢查時(shí)，對(duì)電纜接頭、電纜中間的敷設(shè)質(zhì)量等項(xiàng)目進(jìn)行了檢查，電纜接頭與銅排連接的安裝工藝、接頭接觸面積等都符合設(shè)計(jì)要求，橋架中間的電纜無急彎、被擠壓等缺陷，對(duì)各電纜的絕緣進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果各項(xiàng)指標(biāo)均正常。接著啟動(dòng)自備發(fā)電機(jī)組并按全廠30％負(fù)荷進(jìn)行帶負(fù)載試運(yùn)行，時(shí)間保持10 min左右，未發(fā)現(xiàn)任何異常。此后將自備發(fā)電機(jī)組及聯(lián)電纜絡(luò)線路處于自動(dòng)備用狀態(tài)。
事發(fā)當(dāng)天中午，自備發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)并首次實(shí)際并網(wǎng)發(fā)電，到傍晚根據(jù)供電部門的調(diào)峰要求，切除市電后由自備發(fā)電機(jī)組帶全廠的負(fù)荷運(yùn)行，4個(gè)聯(lián)絡(luò)開關(guān)及其所連接的48根電纜全部投入運(yùn)行。大約運(yùn)行了20 min，配電值班人員曾檢查各聯(lián)絡(luò)開關(guān)、電纜接頭等均未發(fā)現(xiàn)異常，用紅外測(cè)溫儀測(cè)量電纜溫度即發(fā)現(xiàn)部分電纜表面溫度高達(dá)95°，大約過了10 min，在電纜橋架中間處發(fā)生了爆炸?，F(xiàn)場(chǎng)勘察發(fā)現(xiàn)只有1處發(fā)生爆炸，共有8根電纜被燒斷，核對(duì)后發(fā)現(xiàn)A相燒斷3根，B相燒斷2根，C相燒斷3根。經(jīng)核查，事發(fā)時(shí)供電系統(tǒng)(低壓側(cè))的總負(fù)荷電流約為11 kA，電纜平均電流密度為2．3 A／mm2，屬于接近經(jīng)濟(jì)電流密度值，如果各電纜中的電流分布均勻，電纜表面的溫度應(yīng)該小于90℃，不至于會(huì)發(fā)生短路爆炸事故，究竟什么原因引發(fā)了電纜短路爆炸事故。

2 事故原因分析
在對(duì)聯(lián)絡(luò)電纜短路爆炸事故進(jìn)行調(diào)查分析后認(rèn)為，引發(fā)事故的直接原因主要有以下三個(gè)方面：
(1)受集膚效應(yīng)影響導(dǎo)致部分電纜過載。橋架內(nèi)部空間的狹小增加了電纜規(guī)則敷設(shè)的難度。低壓聯(lián)絡(luò)電纜線路的電流很大，采用了數(shù)根單心電纜并聯(lián)的敷設(shè)方式，當(dāng)同相的數(shù)根電纜相互靠近時(shí)可以把它們看成為一整根截面很大的導(dǎo)體(如圖2所示，其是每相12根單心電纜并聯(lián)集中敷設(shè)的案例)。

下面以圖2的案例分析集膚效應(yīng)對(duì)多根并聯(lián)分相集中敷設(shè)電纜線路的影響。
集膚效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是衰減電磁波向?qū)w內(nèi)傳播磁場(chǎng)通量ψ引起的效應(yīng)，定量描述通常引用集膚深度的概念，用d代表從導(dǎo)體表面算起的深度，則電流密度j隨深度d的增加而按指數(shù)函數(shù)衰減，即：

式中：j0代表導(dǎo)體表面的電流密度；ds是一個(gè)具有長(zhǎng)度量綱的量，是電流密度j減少到j(luò)jo的1／e=37％時(shí)的深度，稱集膚深度。