联络电缆N线电流高造成发热事故的原因分析

孙书会，耿庆鲁，戚龙军（德州实华化工有限公司，山东德州253007）



联络电缆N线电流高造成发热事故的原因分析

孙书会，耿庆鲁，戚龙军
（德州实华化工有限公司，山东德州253007）

摘要：介绍了对于单芯电缆的施工要求及相关标准，并通过典型案例分析探讨了危害。

关键词：电缆敷设方式；感应电压；单芯电缆；规范施工

1　概述

德州实华化工有限公司拥有30万t/a离子膜烧碱和20万t/a PVC的规模。热电车间的自备电厂有2台机组，装机容量均为25 MW，1#、2#发电机厂用电380 V配电室2个，10 kV配电室1个，35 kV配电室1个，发电机发的电经过升压变后，由35 kV配电室输出送到化工区使用。因380 V配电室为双变压器单母线分段连接，并且距离较远，所以联络母线采用了3根VLV-3×185+1×95低压电缆连接，见图1。

2　事故现象

电气人员在一次正常巡检过程中发现2台厂变之间联络电缆（三相四线制3×185+1×95共3根）N（零）线过热。用红外线测温仪测得零线电缆接头温度为422℃，附近电缆外皮已有硬化发黑现象。用卡流表分别测得3根电缆的N线电流，I（AN）=435 A、I（BN）=433 A、I（CN）=434 A。如果3根N线电流直接相加，电流值达到1 302 A。此时，测得相电流分别为I（A）=667 A、I（B）=665 A、I（C）=662 A。用万用表测得相电压分别为U（A）=230 V、U（B）=230 V、U（C）=230 V。线电压为U（AB）=398 V、U（BC）=398 V、U （AC）=398 V。

图1　380 V配电室电缆连接示意图

3　事故原因分析

在三相电压输入平衡，三相电流有效值也几乎相等情况下，零线电流大于相电流2倍左右。排除测量方法不当、测量仪表误差等外界因素后，N线电流如此之高肯定有其他原因。

（1）如果负载回路出现单相对地虚接情况，有一定阻抗但又未完全击穿造成过大电流或三相负载严重不平衡导致零线电流过高，均应表现为某相电流不平衡。

（2）是否谐波引起零线电流过高。尤其3次谐波能够给系统带来较严重危害，零线电流较高造成过载甚至电缆短路着火、设备功率损耗增加、缩短设备寿命、接地保护功能误动作；但公司无单项整流设备、变频器使用也较少（只有16台7.5kW变频器）不可能产生大量谐波，可以排除因谐波引起零线电流较高。

（3）针对联络线回路进行检查，考虑分析可能是感应环流引起零线电流过高。

在随后的仔细检查中发现有以下问题。

（1）3根电缆每根的黄绿红三相压接在一起为一相，分别接入2段母线ABC三相母排，每根电缆的N线引出，接入2段母线段的N排，见图2。

图2　电缆连接示意图

（2）生产运行中的3#电除尘负载电流波动较大，达到200 A左右。通过测量发现三相电流平衡、相电压平衡，可以排除三相负载不平衡原因造成N线电流过高。

（3）检测1#、2#变压器N线电流值均较低，约为IN=12 A左右，与N线测得400 A以上电流不符。并且发现较高电流只在每根电缆N排区间内测得，见图3。进一步检测1#变压器侧N排（三根零线接点）左侧电流为12 A、右侧为3 A，两根零线之间零排分别为435 A、434 A。检测2#变压器侧N排情况与1#变压器侧一样，检测2台变压器零线分别为12 A、12 A。

图3　变压器N线电流示意图

（4）通过上述现象可以确定该联络线电缆内部出现了环流。环流的产生通过上述现象分析得出是联络线安装接线方式不正确。

（5）分析原因是因为2台厂变之间380 V联络电缆采用了三相四线3×185+1×95低压电缆共3根，正确接线应该是每根电缆两端的A、B、C、N相分别连接1#、2#变压器联络开关后的A、B、C、N相，相电流即使在N线内感应出电流，由于A、B、C相三相相位互差120°，实际感应电流值接近为0。

（6）实际情况是安装人员为了施工接线方便，每一根电缆作为一相，3根零线分别接在了零排上。由于这种接线方式三相电缆作为单相电缆使用，非品字形排列，会在空间中感应出较强交变磁场，使每根电缆的零线感应出一定电压，每根电缆的线芯与零线的关系，可看作一个变压器的初次级绕组。每根N线等效为二次侧ABC且短接，感应电流大小相等，在相位上互成120°形成环流。又由于零线线芯电阻很低，所以该环流电流很高，但因为其在相位上互成120°，所以在N排连接处相互抵消为0，影响不到相电压及电流。

4　事故处理过程

通过以上的事故分析，了解了事故形成的原因，制定了事故处理的措施。为了保证生产的正常运行，决定进行不停车处理，首先，从联络线两N排之间新增零线1根，然后，诸根断开A、B、C三相电缆内的零线。

事故处理过程中，当增加1根零线后，测得电流为20 A，A、B、C三相电缆内的零线电流略有下降，分别为418 A、420 A、419 A。用剪线钳剪断A相零线测得B、C相电流分别为320 A、322 A；新增零线电流为80 A。用剪线钳剪断B相零线测得C相电流230 A；新增零线为160 A；变压器零线80 A。用剪线钳剪断C相零线测得新增零线为2 A，变压器零线7 A。至此，联络线电缆N线电流高故障排除。

5　事故教训与经验

事故处理后，测量三相N线线间电压Un均为6 V左右。估算其视在功率约为每相N线S=UI=6× 430=2 580 VA，容量较小，对相线几无影响。但W=I· RT计其发热情况则不能忽略，已远远超过95 mm3电缆的承载电流能力。如不及时处理，将会因为电缆绝缘损坏引起短路，造成大的停电事故。

通过以上事故分析可发现，单芯电缆（或三芯电缆作为单芯使用）时，应严格按照规范执行，否则极易造生严重后果，尤其是在高压系统中，出现问题会造成大面积停电事故；其次在施工中选用技能高责任心强的人员作业，施工完毕进行检查确认，通过管理措施把问题遏止在萌芽状态。

Cause analysis of heat accident caused by the high current of N wire

SUN Shu-hui，GENG Qing-lu，QI Long-jun
（Dezhou Shihua Chemical Co.，Ltd.，Dezhou 253007，Chian）

Abstract：This article introduced the construction of single core cable and the relevant standards，and through the company's typical case to analyze its harm，should be paid attention to.

Key words：cable laying method；induction voltage；single-core cable；standard construction

中图分类号：TM922.3

文献标识码：B

文章编号：1009-1785（2016）03-0045-02

收稿日期：2015-08-11