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。

（3）从接地方式上看，由电厂至110kV变电站电缆接地方式为一段接地，另一端保护接地，本身存在设计缺陷。线路长度L=1280m，单根电缆历史最大运行电流i=357A，电缆直径DS=51.4mm，电缆C1、A2中心距S=140mm，考虑其它方面因素可取校正系数k=1.2，则电缆金属屏蔽层感应电压USO=2ωL×10-7×ln（2S/DS）×k=58.38V，若按电缆额定载流量进行计算，则USO=99.58V.根据改版前《电力工程电缆及设计规范》GB50217-94中第4.1.9、4.1.10规定，未采取不能任意接触金属护层的安全措施时，不得大于50V，线路较长，一端直接接地不能满足本规范第4.1.9条要求时，35kV单芯电缆宜划分适当的单元设置绝缘接头，使电缆金属护层分隔在三个区段以交叉互联接地，每单元系统中三个分隔区段的长度宜均等，显然，依据以上计算证明，对该电缆的设计过程疏于计算，无论从正常运行或最大极端负荷考虑，均不能符合《电力工程电缆及设计规范》的要求，如果采用交叉互联接地方式对应感应电压分别为19.46V和33.19V，则能满足规范要求。另一方面，设计采用YJV-1×300电缆，此种电缆为非阻燃电缆，一旦着火，不易熄灭，且极易引燃其相邻电缆，造成事故扩大。

（4）随着集团子公司的增多，各子公司依据市场情况也都在扩大企业规模，用电负荷及35kV电缆出线线路也在增加，110kV变电站35kV电缆出线线路由建站时的10回增加至14回，线路长度增加了近7000m，35kV系统电缆的电容电流也增加了很多，原有消弧线圈的补偿容量已不能满足运行要求，因此，当35kV系统电缆发生接地时，会产生强烈的电弧，烧毁并引燃其它电缆着火，因与公司10kV电缆桥架上下并行，扩大事故烧毁公司10kV电缆也属正常，后经测算，集团35kV系统至少需增加1200kVA消弧线圈以补偿电缆线路电容电流的要求。补偿容量不够是造成此次事故扩大的主要原因。

5 改进措施

①对新增35kV电缆线路以及每年进行的35kV电缆线路预防性试验增加试验内容，即测量金属屏蔽层电阻，根据电阻值的大小及变化，检验金属屏蔽层是否有断裂或虚接情况。

②全集团范围内将平行排列方式的35kV单芯电缆线路改为等边三角形排列方式。

③对新增线路长度超过1000m的35kV单芯电缆采用交叉互联接地方式，1000m以下采用一段直接接地，另一端保护接地的接地方式。

④对现运行35kV单芯电缆利用每年检修的机会，依据电缆的长度，来确定是否采用交叉互联的接地方式。

⑤在35kV系统增加消弧线圈，容量确定为1260kVA，以消除发生接地时产生的强烈的电弧。

6 结束语

通过对此次事故分析及以上改进措施的实施，集团35kV系统运行一直稳定，未发现异常现象。推广至其它新建或扩建企业，建议各企业电气专业技术人员可从图纸设计、施工监督、试验内容等各个方面加强对企业内部电力系统的监查，确保电气系统运行可靠。