论文部分内容阅读
摘要：随着我国电力系统不断发展和完善，高压单芯电缆运用越来越普遍，电缆的运维质量管控要求也越来越高。电缆接地箱作为单芯高压电缆的接地附件，主要是为了限制电缆金属护套上感应的过电压并进行有效的安全控制。按照电网单位运维要求，需要定期对电缆接地箱进行交叉互联试验或者必要时对电缆接地箱进行开箱检查工作。在通常情况下，运检人员需要进入电缆井或电缆沟内，花上数十分钟，拧松接地箱箱盖上数十个螺栓，才可对其内部进行检查，还要花大量时间将其恢复，才能完成整项巡查作业。
本项目针对电缆接地箱运维巡视检查要求，为了减轻运维人员巡视作业负担，大量降低运维人员因置身于电缆沟内时间过长所导致的人身风险，预计对电缆接地箱体进行改造，研制一种可视化电缆接地箱并进行推广使用。
关键词：电力系统;可视化电缆;运维
基金项目：广东电网有限责任公司职工技术创新项目（030800KK52190068）
1研究背景
1.1电缆接地箱的作用及分类
110kV及以上的单芯高压电缆系统常用的接地方式主要有直接接地、保护接地、交叉互联接地三种，对应的电缆接地箱接地箱也主要有三类。
直接接地箱：主要由箱体、绝缘支撑板、线芯夹座、连接金属铜排等零部件组成，适用于高压单芯电缆终端头或者中间接头的直接接地。
保护接地箱：主要由箱体、绝缘支撑板、线芯夹座、连接金属铜排、护层保护器等零部件组成，适用于高压单芯电缆终端头、中间接头的保护接地，用以限制金属护套产生的感应过电压，减小或者消除电缆金属护套上的金属环流，提高电缆的输送容量，防止电缆外护层击穿，保护电缆的安全运行。
交叉互联箱：主要由箱体、绝缘支撑板、线芯夹座、连接金属铜排、护层保护器等零部件组成，适用于高压单芯电缆采用交叉互联的接地方式接地时电缆金属护套的换位保护接地。用来限制护套和接头两侧的冲击过电压升高，控制金属护套的感应过电压，减少或者消除金属护套上的金属环流，提高电缆的输送容量，防止电缆外护层击穿，保护电缆的安全运行。
1.2电缆接地箱的运维要求
按照GB 50217—2007《电力工程电缆设计规范》要求：在运行中，单芯电缆金属护套内感应电压在未采取不能任意接触金属护套的安全措施时不得大于50V，采取有效措施时，不得大于100V，并对地绝缘。
电缆接地箱作为电缆接地重要附件，其最重要目的是为了对电缆金属护层易出现的感应过电压、故障过电压影响进行有效的控制，降低护层中环流的出现问题。在电缆预试定检工作要求中，需要定期对电缆接地箱的绝缘夹板进行直流耐压试验、测量接地箱保护器的伏安特性、检查箱内金属连接片的接触位置和接触电阻等。必要时，还需要对电缆接地箱进行红外检测。
1.3电缆接地箱运维存在的问题
输电电缆接地箱安装方式主要有两种，第一种是在中间接头井附近地面上独立设置安装接地箱，将电缆中间接头的接地线引到接地箱中进行接线，并在接地箱外面安装保护壳和保护栏。第二种是当中间接头井附近地面上无法找到合适的位置独立安装接地箱（或受外来因素阻挠）时，则须将接地箱安装于中间接头井内。目前湛江地区的电缆接地箱大部分是采用第二种方式。安装在电缆接头井内的电缆接地箱容易在运行一段时候后出现不同程度地进水受潮，致使箱内的接地线及其他金属件锈蚀、发热甚至脆断 ;而且由于安装于中间井内，当需要打开接地箱进行作业操作时，均需要先打开中间井的盖板，井盖笨重不易打开，往往需要耗费大量的人力精力，延长作业时间。由于电缆接地箱开箱操作需要拧开数十枚螺栓，工作结束后还得花大量时间将其恢复，长时间在有限的密闭空间作业，增加了作业人员的人身风险。
2可视化电缆接地箱的设计
2.1可视化电缆接地箱的结构设计
對此，针对电缆接地箱的运维工作需要，经过对电缆接地箱结构进行研究，研制一种结构简单、密封性好的可视化电缆接地箱。可视化电缆接地箱设计主要包括两部分：
透明可视化设计：通过对原有的电缆接地箱铝合金箱盖进行中间镂空，内置钢化玻璃的设计，使得电缆接地箱内部构件能直观可视化。同时玻璃采用防雾涂层技术，可以有效地避免由于接头井内温差作用导致钢化玻璃表面雾化影响清晰度。作业人员无需开箱操作就能判断接地箱内部铜排或者保护器有无被烧灼过的痕迹，并且可以直接进行红外测温。
卸扣密封式设计：对电缆接地箱的箱盖采用卸扣加密封圈式代替原来的螺栓式密封。
2.2可视化电缆接地箱的性能
新研制的接地箱重量轻、具有一定的透明可视化、密封性能好，具有良好的耐腐蚀性;其内接线板导电性能优良;护层保护器采用氧化性压敏电阻作为保护单元，护层保护器外绝缘采用绝缘材料制成，电气性能优越，密封性能好，具有优良的伏安特性曲线。
3可视化电缆接地箱技术关键点及创新点
3.1可视化电缆接地箱的技术关键点
（1）采用的防火钢化玻璃能达到防火防爆性能要求;
（2）箱盖与透明玻璃契合位置，防水性能要达到IP65级别;
（3）使用防雾涂层技术使接地箱内部玻璃不会雾化积水。
3.2可视化电缆接地箱的创新点
（1）防火钢化玻璃采用新型材料，具有良好的透光及抗冲击性能;
（2）箱体采用新型密封结构;
（3）玻璃面板采用防雾涂层技术
4结论
可视化电缆接地箱，采用高强度钢化玻璃面板来加镂空不锈钢框的面板结构，取代原有接地箱的不锈钢面板。刚性强度上满足日常运维要求，在减少接地箱安装螺栓的情况下不影响面板与箱体的固定性，同时，采用密封胶圈+防雾喷剂使可视化接地箱通过了防水防尘试验。因此，可视化接地箱在不需要进行开箱盖的情况下，可直接通过透明玻璃面板观察到接地箱内的接线、交叉互联及保护器情况。这样更方便往后运维人员对其进行检查及开箱更换内部的零件。
参考文献：
[1]橡套电缆生产过程中电缆进水研究及对策[J].李冬梅.科技展望.2016（35）.
[2]高频环境对电缆电性能影响的分析[J].杨昊晨，杨文伟.电子制作.2017（07）.
[3]装备电缆原位检测技术的研究[J].郭克均，姜安东.江西科学.2017（02）.
（作者单位：广东电网有限责任公司湛江供电局）
本项目针对电缆接地箱运维巡视检查要求，为了减轻运维人员巡视作业负担，大量降低运维人员因置身于电缆沟内时间过长所导致的人身风险，预计对电缆接地箱体进行改造，研制一种可视化电缆接地箱并进行推广使用。
关键词：电力系统;可视化电缆;运维
基金项目：广东电网有限责任公司职工技术创新项目（030800KK52190068）
1研究背景
1.1电缆接地箱的作用及分类
110kV及以上的单芯高压电缆系统常用的接地方式主要有直接接地、保护接地、交叉互联接地三种，对应的电缆接地箱接地箱也主要有三类。
直接接地箱：主要由箱体、绝缘支撑板、线芯夹座、连接金属铜排等零部件组成，适用于高压单芯电缆终端头或者中间接头的直接接地。
保护接地箱：主要由箱体、绝缘支撑板、线芯夹座、连接金属铜排、护层保护器等零部件组成，适用于高压单芯电缆终端头、中间接头的保护接地，用以限制金属护套产生的感应过电压，减小或者消除电缆金属护套上的金属环流，提高电缆的输送容量，防止电缆外护层击穿，保护电缆的安全运行。
交叉互联箱：主要由箱体、绝缘支撑板、线芯夹座、连接金属铜排、护层保护器等零部件组成，适用于高压单芯电缆采用交叉互联的接地方式接地时电缆金属护套的换位保护接地。用来限制护套和接头两侧的冲击过电压升高，控制金属护套的感应过电压，减少或者消除金属护套上的金属环流，提高电缆的输送容量，防止电缆外护层击穿，保护电缆的安全运行。
1.2电缆接地箱的运维要求
按照GB 50217—2007《电力工程电缆设计规范》要求：在运行中，单芯电缆金属护套内感应电压在未采取不能任意接触金属护套的安全措施时不得大于50V，采取有效措施时，不得大于100V，并对地绝缘。
电缆接地箱作为电缆接地重要附件，其最重要目的是为了对电缆金属护层易出现的感应过电压、故障过电压影响进行有效的控制，降低护层中环流的出现问题。在电缆预试定检工作要求中，需要定期对电缆接地箱的绝缘夹板进行直流耐压试验、测量接地箱保护器的伏安特性、检查箱内金属连接片的接触位置和接触电阻等。必要时，还需要对电缆接地箱进行红外检测。
1.3电缆接地箱运维存在的问题
输电电缆接地箱安装方式主要有两种，第一种是在中间接头井附近地面上独立设置安装接地箱，将电缆中间接头的接地线引到接地箱中进行接线，并在接地箱外面安装保护壳和保护栏。第二种是当中间接头井附近地面上无法找到合适的位置独立安装接地箱（或受外来因素阻挠）时，则须将接地箱安装于中间接头井内。目前湛江地区的电缆接地箱大部分是采用第二种方式。安装在电缆接头井内的电缆接地箱容易在运行一段时候后出现不同程度地进水受潮，致使箱内的接地线及其他金属件锈蚀、发热甚至脆断 ;而且由于安装于中间井内，当需要打开接地箱进行作业操作时，均需要先打开中间井的盖板，井盖笨重不易打开，往往需要耗费大量的人力精力，延长作业时间。由于电缆接地箱开箱操作需要拧开数十枚螺栓，工作结束后还得花大量时间将其恢复，长时间在有限的密闭空间作业，增加了作业人员的人身风险。
2可视化电缆接地箱的设计
2.1可视化电缆接地箱的结构设计
對此，针对电缆接地箱的运维工作需要，经过对电缆接地箱结构进行研究，研制一种结构简单、密封性好的可视化电缆接地箱。可视化电缆接地箱设计主要包括两部分：
透明可视化设计：通过对原有的电缆接地箱铝合金箱盖进行中间镂空，内置钢化玻璃的设计，使得电缆接地箱内部构件能直观可视化。同时玻璃采用防雾涂层技术，可以有效地避免由于接头井内温差作用导致钢化玻璃表面雾化影响清晰度。作业人员无需开箱操作就能判断接地箱内部铜排或者保护器有无被烧灼过的痕迹，并且可以直接进行红外测温。
卸扣密封式设计：对电缆接地箱的箱盖采用卸扣加密封圈式代替原来的螺栓式密封。
2.2可视化电缆接地箱的性能
新研制的接地箱重量轻、具有一定的透明可视化、密封性能好，具有良好的耐腐蚀性;其内接线板导电性能优良;护层保护器采用氧化性压敏电阻作为保护单元，护层保护器外绝缘采用绝缘材料制成，电气性能优越，密封性能好，具有优良的伏安特性曲线。
3可视化电缆接地箱技术关键点及创新点
3.1可视化电缆接地箱的技术关键点
（1）采用的防火钢化玻璃能达到防火防爆性能要求;
（2）箱盖与透明玻璃契合位置，防水性能要达到IP65级别;
（3）使用防雾涂层技术使接地箱内部玻璃不会雾化积水。
3.2可视化电缆接地箱的创新点
（1）防火钢化玻璃采用新型材料，具有良好的透光及抗冲击性能;
（2）箱体采用新型密封结构;
（3）玻璃面板采用防雾涂层技术
4结论
可视化电缆接地箱，采用高强度钢化玻璃面板来加镂空不锈钢框的面板结构，取代原有接地箱的不锈钢面板。刚性强度上满足日常运维要求，在减少接地箱安装螺栓的情况下不影响面板与箱体的固定性，同时，采用密封胶圈+防雾喷剂使可视化接地箱通过了防水防尘试验。因此，可视化接地箱在不需要进行开箱盖的情况下，可直接通过透明玻璃面板观察到接地箱内的接线、交叉互联及保护器情况。这样更方便往后运维人员对其进行检查及开箱更换内部的零件。
参考文献：
[1]橡套电缆生产过程中电缆进水研究及对策[J].李冬梅.科技展望.2016（35）.
[2]高频环境对电缆电性能影响的分析[J].杨昊晨，杨文伟.电子制作.2017（07）.
[3]装备电缆原位检测技术的研究[J].郭克均，姜安东.江西科学.2017（02）.
（作者单位：广东电网有限责任公司湛江供电局）