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摘要：本文通过实际案例，分析运行中单芯钢丝铠装电缆发热的原因，避免类似事故的发生。
关键词：单芯钢丝铠装电缆；发热
1、问题的提出
某发电厂6kV各工作段进线均设计采用单芯钢丝铠装交联聚乙烯电力电缆，型号为YJV32-6/6-1×500，湖北某电缆厂制造，排列方式设计为三角排列如图1所示，#1发电机6kV工作段负荷最大。根据某电力设计院的计算说明：
6kVⅠA段负荷=15567kVA
6kVⅠB段负荷=16303kVA
Ig（ⅠA）=1493.9A
Ig（ⅠB）=1568.8A
图1电缆排列示意图
每相选择3根YJV32-6/6-1×500电缆，单根载流量为855A。综合修正系数K=1568.8/3×855=0.61。电缆负荷率取50%，800A（实际运行为60%，950A）因此电力设计院认为每相选择3根YJV32-6/6-1×500电缆容量足够。电力设计院原设计只对电缆的排列作处了规定，如图1所示，对电缆的接地方式未作规定。电建公司按常规进行两端接地。
某年9月#1机组6kVⅠ段带负荷投运，次年1月14日启备变带6kV段负荷时发生YJV32-6/6-1×500电缆头接地线烧毁事故，测量发现单根电缆接地电流达100A，为芯线电流的1/3。电缆温度较高，部分位置温度随负荷增加较快，引起发电厂有关部门的重视，要求设计院对接地方式作出设计规定，电建公司将接地改为单端接地。接地环流降到10A左右，但是电缆温度并没有随着环流的改善而有所改善。电缆温度有时仍然可达75℃，运行中只能将总电流控制在700A以下。单根电缆电流在250A以下，单根电缆电流超过300A，电缆温度将急剧增加。
4月23日，6kVⅠ段配电室电缆大厅冒出黑烟，烟雾报警器动作发出信号，电气检修人员检查发现，#1机组高压厂用变6kV侧到6kVⅠ段进线电缆90米处，有4根电缆外护套烧毁100cm，钢铠裸露。其中1根电缆钢铠对支架有放电痕迹。故障时电缆与支架位置如图2所示。
图2事故发生位置示意图
4.23事故分析报告认为，由于电缆温度过高，使得电缆外护套软化，故障位置的电缆与电缆支架之间呈倾斜放置，受力点的压强增大。电缆支架磨破电缆外护套造成两点接地，由于环流作用引发了此次事故。
根据有关资料，近几年，由于大量采用单芯钢丝铠装电缆，电缆烧毁事故多有发生。同时不少发电厂（包括对外建设的发电厂）发现单芯钢丝铠装电缆载流量远小于设计时的载流量。
2、问题的分析
单芯钢丝铠装电缆烧毁事故屡屡发生，咎其原因就是电缆发热和环流造成的。发热使电缆护套绝缘破坏，环流电弧造成火灾事故。环流和发热还限制了电缆的载流量，主要是温度达到安全极限迫使电缆的载流量受到限制。这种发热，芯线电流并不是主要原因，主要原因是电缆的结构造成的。
电厂采用的钢丝铠装电缆根据制造厂的资料，采用了4根与钢丝等径的铜丝进行隔磁，事实上铜丝不能隔磁，它只起到了在一个闭环磁路增加4个间隙的作用，使得磁环路导磁率大大下降，而磁场强度与芯线电流强度和磁场中心距离有关，与导磁率无关，根据上海电缆研究所的有关报告，磁滞和涡流损耗是芯线的3倍多，电缆发热主要是磁滞和涡流损耗造成的，间隙使磁力线发生畸变，这种畸变反而导致相邻电缆发热。这种发热发生在铠层表面，对电缆外护套绝缘破坏极大，使聚乙烯炭化导电，在极限温度下，载流量只有非钢丝铠装单芯电缆载流量的60%，而各种版本的《电力工程电气设备手册》提供的有关载流量都是直流值。电厂4.23事故后，制造厂传真来的实验数据为533A（环境温度40℃，电缆温度90℃）只有原数据的62%，大大小于855A/环境30℃数值。
电厂电缆环流是芯线电流的30%～40%，根据有关资料，环流最大可达50%。一旦发生两点接地是非常危险的。533A条件下铠层截面是否满足30%~40%的环流要求也值得怀疑。制造厂和有关国家标准为何忽视了这些基本的物理原理和运行的实践，在出版的工程手册和设计规范未作出强制性规定。
3、运行观测数据
同相电缆电流由于互感原因不平衡率为14%。
表125℃环境温度时电缆不同电流的表层温度
由曲线图可看出温度呈非线性增长。在300A左右增长速率较大。
图3电流/温度曲线
结论：
1.铜丝不能隔磁，所以单芯钢丝铠装电缆用于交流电路有违《电力工程电缆设计规范》GB502173.5.1条规定“不得选用未经非磁性有效处理的钢质铠装”。因此钢丝铠装电力电缆在工程中应慎重选用。
2.该电缆在手册上提供的载流量均为直流状态下载流量，交流状态下载流量没有权威依据。
3.钢丝铠装电缆现场运行发热严重，50%载流量情况下，电缆外表温度达75℃，制造厂最高允许温度为80℃，环流高达30%，运行极不安全。
经过与设计部门、制造厂交涉，更改设计，采用三相式铠装电缆，已安全运行多年。
参考文献：
[1]电力工程电气设备手册[M].北京：中国电力出版社，1998.
[2]GB50217-2007电力工程电缆设计规范[S].北京：中国计划出版社，2008.
[3]GB/T12706-2008额定电压1kV（Um=1.2kV）到35kV（Um=40.5kV）挤包绝缘电力电缆及附件[S].北京：中国标准出版社，2009.