張彩云

（河鋼股份有限公司承德分公司、河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心，河北 承德 067000）

高壓電纜屏蔽層電流在線監(jiān)控工作可有效地對高壓電纜屏蔽層中的電流進行監(jiān)控，及時解決問題，可大大的減小此類事故發(fā)生后的經(jīng)濟損失。

1 項目概況

因總結(jié)之前有過鋼廠因電纜著火事故直接導(dǎo)致系統(tǒng)停產(chǎn)情況，對本維護范圍區(qū)域進行電纜運行情況分析，經(jīng)過詳細的檢查、判斷和分析，最終分析發(fā)現(xiàn)本區(qū)域之前出現(xiàn)過天車滑線接地，造成變壓器中性點偏移導(dǎo)致接地電流增大的生產(chǎn)問題，在對接完成天車系統(tǒng)高壓電纜后，因生產(chǎn)需要，將天車系統(tǒng)變壓器10KV高壓電送電，此時在電纜通廊內(nèi)作業(yè)的能源中心電工發(fā)現(xiàn)電纜有對地放電的現(xiàn)象，測量電壓達到200多伏。因此，高壓電纜屏蔽層的接地電流增大，是造成高壓電纜過熱著火的主要原因之一。若電纜接地著火經(jīng)濟損失很大，還引起相關(guān)產(chǎn)線煉鋼系統(tǒng)被迫停產(chǎn)、鋼水高溫泡爐、連鑄斷澆、高爐被迫休風(fēng)等的損失。經(jīng)申請上報分析結(jié)果給產(chǎn)線相關(guān)的各級領(lǐng)導(dǎo)，更加提高了各部門對高壓電纜屏蔽層增加監(jiān)控的必要性，考慮到一次性投入太大，決定先將35KV高壓電纜屏蔽層電流監(jiān)控完成，其他6KV、10KV高壓電纜屏蔽層電流的監(jiān)控將逐步實施。

2 詳細科學(xué)技術(shù)內(nèi)容

在用的35KV高壓電纜多為單芯電纜，單芯電纜在通電運行時，在屏蔽層會形成感應(yīng)電壓，如果兩端的屏蔽端同時接地，在屏蔽層與大地之間形成回路，會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流能導(dǎo)致電纜屏蔽層發(fā)熱，長時間運行會降低電纜絕緣層的絕緣，也有可能影響監(jiān)控電流數(shù)據(jù)的采集，為了避免這些現(xiàn)象的發(fā)生，通常采用單端接地的方式，若線路很長時可以采用交叉互聯(lián)的接地方式。

此監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用系選用高壓電纜屏蔽層單端接地方式，后期將擴展到三芯電纜應(yīng)用中。將三根單芯電纜的屏蔽層連接在一起，用一根接地線引出，穿過一臺50：5的電流互感器后與接地體連接，電流互感器輸出的AC0-5A信號進入電流轉(zhuǎn)換器，電流轉(zhuǎn)換器輸出的DC4-20mA信號進入PLC模擬量輸入模塊，另外，選擇電壓轉(zhuǎn)換器模塊將系統(tǒng)的開口三角電壓同時引入PLC模擬量輸入模塊，通過西門子S7編程軟件編制監(jiān)控、報警程序，使用INTOCH軟件制作畫面監(jiān)控、畫面報警，同時通過編制程序和安裝聲光報警器實現(xiàn)聲音報警。

裝置報警需要同時滿足兩個條件：一是開口三角（零序電壓）有電壓大于設(shè)定值；二是屏蔽層電流（零序電流）大于設(shè)定值。正常運行時，開口三角沒有電壓，屏蔽層也無電流，裝置不報警。當任意一相電纜有故障破壞電流平衡時，就會產(chǎn)生零序電流，同時，開口三角也會有零序電壓產(chǎn)生，當零序電流超過設(shè)定值以及零序電壓超過設(shè)定值時，裝置就會報警，提醒值班人員。

裝置工作原理圖1、屏蔽層電流互感器接線圖2。

圖1 裝置工作原理

圖2 屏蔽層電流互感器接線

因1780系統(tǒng)35KV高壓電纜、150t系統(tǒng)35KV高壓電纜、120t系統(tǒng)35KV高壓電纜，監(jiān)控畫面和編制的程序基本一致，因此只列出150tSVC系統(tǒng)35KV高壓電纜屏蔽層電流監(jiān)控的畫面和程序。下圖為150tSVC系統(tǒng)35KV高壓電纜屏蔽層電流INTOCH制作的監(jiān)控畫面。

圖3 150tSVC系統(tǒng)35KV高壓電纜屏蔽層電流INTOCH制作的監(jiān)控畫面

3 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點

高壓電纜屏蔽層一般情況下的作用主要是平衡三相交流電中所產(chǎn)生的不平衡電流，及滿足電纜運行時單相接地故障短路電流要求，保護運行中的高壓電纜免受變化的非平衡磁場下的電動力的作用，致使電力電纜終端長期處于由電動力所造成機械力的作用，尤其是對于電纜終端的應(yīng)力區(qū)，更易造成損傷，導(dǎo)致電氣絕緣受損，縮短電纜終端使用壽命。

按照高壓供配電系統(tǒng)的設(shè)計要求，三相四線制的系統(tǒng)中需要增加零序電流監(jiān)控、保護，零序電流只應(yīng)用于三相四線制的電路中，但在實際應(yīng)用的高壓供配電系統(tǒng)中存在很多三相電路，往往我們會忽視這一部分電路中外部原因造成的漏電電流及系統(tǒng)本身不平衡電流的監(jiān)控，這兩種電流較小時對電纜不會產(chǎn)生大的危害，一旦超過一定的數(shù)值，將會對整條高壓電纜產(chǎn)生破壞性的影響，燃燒后將會引燃附近的高壓電纜，對于整個供配電系統(tǒng)都是一個不小的危害。

此項工作可有效地對高壓電纜屏蔽層中的電流進行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時解決問題，可大大的減小此類事故發(fā)生后的經(jīng)濟損失。

4 實施布控

將150t所有10KV的高壓電纜屏蔽層完成監(jiān)控的安裝，因150t10KV高壓電纜全部為三芯電纜，三芯電纜幾乎全部采用雙端接地，此次監(jiān)控高壓電纜兩端屏蔽層電流，為節(jié)省費用電流互感器使用武漢科信和電子有限公司生產(chǎn)的KXT10-50A（孔徑22mm）電流互感器，該種電流互感器可直接輸出DC4-20mA信號，每個監(jiān)測點可節(jié)省資金900元左右。監(jiān)控需要在150t轉(zhuǎn)爐變壓器室、150t連鑄變壓器室、150t綜合除塵配電室設(shè)置三個遠程站，遠程站之間使用光纖收發(fā)器通訊。

5 結(jié)語

從各鋼廠歷年來事故可以看出高壓電纜屏蔽層加裝監(jiān)控的重要性，建議將所有的三相高壓供配電系統(tǒng)加裝高壓電纜屏蔽層監(jiān)控，以便及早發(fā)現(xiàn)問題，合理解決問題，避免事故擴大化。