一起低压联络电缆短路事故的分析与处理

摘要：介绍了一起从自备发电机组至供电系统低压母线的联络电缆受集肤效应等因素影响而发生短路事故的基本情况，并在分析的基础上采用三相单心电缆品字并联分组敷设的方法来处理的成功案例。
关键词：联络电缆；短路事故；集肤效应；偏载；桥架

1 基本情况
1．1 供电系统概况
某企业的供电系统电源电压为10 kV，有4台1 600 kVA的主变，正常用电负荷约为6 000 kW，最大负荷可达8 000 kW；有自备柴油发电机组6套，总装机容量为12 550 kW，6套发电机组全部并联到380 V母线上，再用48根单心电缆通过4个联络开关与供电系统低压母线连接，如图1所示，每个联络开关的每一相母线连接4根300 mm2的单心电缆，自备发电机组到供电系统低压母线间的联络电缆平均长度约50 m，电缆采用钢桥架敷设，电缆在桥架中的以无规律随机的方式布置。

1．2 联络电缆短路事故调查
自备发电机到供电系统低压母线之间的联络电缆线路工程是在短路事故发生的三个多月前安装完成的，在工程验收检查时，对电缆接头、电缆中间的敷设质量等项目进行了检查，电缆接头与铜排连接的安装工艺、接头接触面积等都符合设计要求，桥架中间的电缆无急弯、被挤压等缺陷，对各电缆的绝缘进行检测，结果各项指标均正常。接着启动自备发电机组并按全厂30％负荷进行带负载试运行，时间保持10 min左右，未发现任何异常。此后将自备发电机组及联电缆络线路处于自动备用状态。
事发当天中午，自备发电机组启动并首次实际并网发电，到傍晚根据供电部门的调峰要求，切除市电后由自备发电机组带全厂的负荷运行，4个联络开关及其所连接的48根电缆全部投入运行。大约运行了20 min，配电值班人员曾检查各联络开关、电缆接头等均未发现异常，用红外测温仪测量电缆温度即发现部分电缆表面温度高达95°，大约过了10 min，在电缆桥架中间处发生了爆炸。现场勘察发现只有1处发生爆炸，共有8根电缆被烧断，核对后发现A相烧断3根，B相烧断2根，C相烧断3根。经核查，事发时供电系统(低压侧)的总负荷电流约为11 kA，电缆平均电流密度为2．3 A／mm2，属于接近经济电流密度值，如果各电缆中的电流分布均匀，电缆表面的温度应该小于90℃，不至于会发生短路爆炸事故，究竟什么原因引发了电缆短路爆炸事故。

2 事故原因分析
在对联络电缆短路爆炸事故进行调查分析后认为，引发事故的直接原因主要有以下三个方面：
(1)受集肤效应影响导致部分电缆过载。桥架内部空间的狭小增加了电缆规则敷设的难度。低压联络电缆线路的电流很大，采用了数根单心电缆并联的敷设方式，当同相的数根电缆相互靠近时可以把它们看成为一整根截面很大的导体(如图2所示，其是每相12根单心电缆并联集中敷设的案例)。

下面以图2的案例分析集肤效应对多根并联分相集中敷设电缆线路的影响。
集肤效应的实质是衰减电磁波向导体内传播磁场通量ψ引起的效应，定量描述通常引用集肤深度的概念，用d代表从导体表面算起的深度，则电流密度j随深度d的增加而按指数函数衰减，即：

式中：j0代表导体表面的电流密度；ds是一个具有长度量纲的量，是电流密度j减少到jjo的1／e=37％时的深度，称集肤深度。