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GIS设备110kV电缆终端头安全机理分析

文档作者：宋海岩，黄宗彦文档来源：广东省潮州供水枢纽管理处		点击数： 12 1	更新时间： 2025年02月22日
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第9期
2012年9月
广东水利水电
GUANGDONG W ATER RES0URCES AND HYDROPOW ER
N0．9
Sep． 2012
GIS设备1 10kV电缆终端头安全机理分析
宋海岩，黄宗彦
(广东省潮州供水枢纽管理处，广东潮州 52101 1)
摘 要：以东溪开关站GIS设备为例，分析了GIS设备1lOkV电缆终端铜尾管低位裸露布置时存在的安全性问题，提出
加装“绝缘护罩”的方法，解决了电缆终端裸露存在的安全隐患。
关键词：GIS；电缆；电场；感应电压
中图分类号：TM757 文献标识码：B 文章编号：1008—0112(2012)09—0087—02
1 概述
潮州供水枢纽东溪开关站设备是ZF10—126(L)／
T2000—31．5型气体绝缘金属封闭开关设备(简称
GIS)，整体布置较低，电缆终端尾管离地板仅1m多。
由于电缆铜尾管与电缆本体的护层连接在一起，因此
它的电气特性与护层是一致的。该处所用110kV电缆
是单芯电缆，这样其护层在运行时会产生各种感应电
压。同时，电缆头制作过程中，电缆外屏蔽层的剥离，
导致屏蔽末端电场集中且分布不均匀，一旦电压升高，
会出现放电现象，甚至导致绝缘击穿，危及人身安全，
这种不加保护的低型裸露布置方式存在安全隐患，如
图1所示
图1 东溪开关站ll0kVGIS电缆裸露铜尾管
2 ll0kVGIS电缆终端头安全机理分析
2．1 感应电压计算
按照国际电工委员会(IEC)推荐的单芯电缆护层
感应电压的计算方法，进行简单短段电缆线路计算。
经计算：满负载时护层感应电压为28．78V，三相短路
时护层感应电压为2 432 V，线芯流过最大雷电或操作
过电压时护层感应电压为311．34kV。电缆护层感应电
压的大小不但与其本身的结构尺寸有关，也与线路的
布置方式有关。
2．2 电场放电因素
110kV及以上电压等级的电缆几乎都是单芯的，
每一相线芯外均有一接地的(铜)屏蔽层，由于电容的
存在，线芯与屏蔽层之间形成径向分布的电场。也就
是说，正常情况下，电缆的电场只有从线芯导体沿半
径向(铜)屏蔽层的电力线，没有线芯轴向的电场(电
力线)，电场分布是均匀的。
在做电缆头时，需要剥去一段电缆屏蔽层，改变
了电缆原有的电场分布，将产生对绝缘极为不利的切
向电场(沿导线轴向的电力线)，电缆终端处的电场不
再是均匀的径向电场，在剥去屏蔽层芯线的电力线向
屏蔽层断口处集中，如图2所示。由于绝缘带或绝缘
薄膜的沿面击穿强度比垂直击穿强度低得多(一般为
垂直击穿强度的5％ ～10％)，所以，轴向电场分量的
出现，会大大降低电缆头的电气强度。随着电压的升
高，该处会出现放电现象，也成为电缆最容易击穿的
部位，危及设备和人身安全。
2．3 安全性分析
如上所述，正常情况下护层的感应电压不大，只
有几十伏；但在线芯流过雷电或操作过电压时，其感
应电压达到300kV以上。在短路电流或一般冲击过电
压作用下，其护层所产生的感应电压已经相当危险，
不但危及人身安全，而且电缆护层绝缘也可能受破坏。
收稿日期：2012—03—28；修回日期：2012—07—16
作者简介：宋海岩(1982一)，男，一 程师，从事水电站运行技术管理T作。
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2012年9月第9期 广东水利水电 No．9 Sep．2012
导体线芯
绝缘层
电力线
等位线
外屏蔽层
图2 电缆终端电场分布
同时，制作电缆头时屏蔽层的剥离，改变电缆原有电
场分布，造成屏蔽层末端电场强度急剧增大，随着电
压升高，电缆终端头会出现放电现象，最终导致绝缘
击穿。所以，必须采取一定的防范措施，保障人身和
设备安全。
3 安全防范措施
据笔者了解， 目前多数厂家生产110kV 电缆时，
其护层的绝缘水平是按照《额定电压110KV交联聚乙
烯绝缘电力电缆及其附件》(GB／T 11017．1～11017．3
— 2002)来确定的：“在每一边金属屏蔽和(或)金属套
与接头外保护层接地的外表面之间应加：直流20kV
试验电压(历时1mim)和冲击试验电压60～75kV”。根
据《高压输变电设备的绝缘配合》(GB311．1—1997)中
规定，需加试验电压值(直流电压20kV；冲击电压6O
～ 75kV)的电器，其额定电压基本上是6～lOkV， 即
1lOkV电缆外护层应按6～10kV电器对待。而依据
《高压配电装置设计技术规程》(SDJ 5—85)表4．1．1 C
栏中额定电压为3～10kV一列中的规定：“无遮栏裸
导体至地面之间其净距应是2 700mm”。也就是说，如
果满足不了“3～10kV裸导体至地净距不小于
2 700mm”的要求就要加遮栏，其目的就是阻隔在其附
近活动的人不会碰到带电裸导体 j。
综上分析，GIS设备110kV电缆终端裸露布置的
方式是不符合规程要求的，存在安全隐患。笔者认为，
提升1 lOkV电缆终端尾管布置高度是不合适的，这样
需要整个GIS布置抬高，既会使GIS造价增加，也会
增大土建工程量。而在电缆终端尾管周围布置遮栏，
则会影响巡视，削弱了GIS可接近、可触摸、布置紧
凑、节省空间的优点。最简单的办法是在电缆终端尾
管上加装可拆卸的、10kV级绝缘水平的绝缘板制作的
“绝缘护罩”。同时，在电缆最容易击穿的屏蔽层断口
处，采取分散集中的电力线(电应力)的措施，用介电
常数为20～30、体积电阻率为10 ～10 Q ·em材料
制作的电应力控制管(简称应力管)，套在屏蔽层断口
处，以分散断口处的电场应力(电力线)，保证电缆能
可靠运行。
4 结语
电缆终端头是将电缆与其他电气设备连接的部件，
是电力运行系统中比较薄弱的环节，关系到电缆线路
的安全稳定运行。因此，电缆终端头制作、安装过程
要严格按照规程规范进行。同时，对运行中的设备加
强巡视，有条件的，应定期进行电缆终端头局部放电
测试 。
以上介绍的是GIS设备1lOkV电缆终端裸露布置
形式存在的安全隐患，希望提出的解决方案能为存在
同样问题的GIS设备提供参考。
参考文献：
『1] DL／T5352—2006高压配电装置设计技术规程[S]．
[2] 杨毓庆．一起110kV电缆终端头缺陷的分析及处理[J]．
大科技，2011，(18)：260—261．
(本文责任编辑王瑞兰)
(上接第86页)
5 结语
大坳拦河坝液压系统的更新改造，工程投资为
210万元，改造后，极大提高了液压系统的可靠性和
维护的方便性，同时提高了拦河坝的防洪安全性能。
从本工程的实践中，可以看出一个系统的设计，不单
指要完成系统的某项功能，更重要的是如何保证系统
· 88 ·
功能的实现。对于一个设计者，应该有系统看问题的
观点，既要看到解决问题的方法，更要多想想工程在
长期运行中可能遇到的问题，从而从系统设计方面根
本加以解决，才能达到理想的效果。
(本文责任编辑王瑞兰)

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