一起35kV出线电缆频繁爆裂事故分析.doc

一起35kV电缆频繁爆裂故障分析 of A Frequent Explosion Fault on 35kV Power Cable蒋 坤Jiang Kun，Li Ming，HeMeng（商丘供电公司，河南 商丘 476000）（Shangqiu Power Supply Company, Shangqiu 476000）摘要：对变电站内一起35KV电缆出线多次发生爆裂故障的情况进行了分析，通过对电缆封接头的全面检查，结合高电压试验数据，通过技术人员的分析研讨，最终找到了故障点，并提出避免类似故障发生的措施，为以后的故障分析和判断奠定了基础。Abstract：A frequent explosion fault on 35kV outlet cable in a substation is analyzed in this paper.Finally，faulty point is detected based on the thorough test of cable joint and analysis and discussion of technician，combined with high voltage test data.In the end，corresponding measures to avoid repetition of similar problem which lay the foundations of future analysis and judgement are given. 关键词：电缆，绝缘故障，缺陷分析。Key words：power cable；insulation fault；defect analysis1、引言某110kV变电站2011年5月投入运行，其中有一35kV电缆出线长200米左右，型号为：YJLV-35kV-3*400。2011年8月，室内电缆封头因故障爆裂，经处理后恢复运行。2011年12月此电缆又发生单线接地故障，造成室内电缆封头严重损毁，室内母线桥内部烧损。2、故障原因查找将故障电缆放出室内母线桥之后，对已损毁电缆封头进行切除，并从新剥除电缆头，在封接之前进行了绝缘电阻、直流耐压及泄漏电流等项试验。试验发现A、C两相绝缘电阻及泄漏电流均合格，B相绝缘较低，但无击穿现象，直流耐压至一分钟时泄漏电流达到386uA左右，而五分钟增大至472uA左右，根据试验情况初步判定为电缆B相绝缘存在有超高阻接地故障缺陷。由于电缆B相绝缘还存在（直流耐压试验未发现绝缘击穿现象），这样一来对检修人员的电缆检查工作造成了一定的难度，电缆总长200米左右，站外均为地埋电缆，如果对电缆进行全程检查显然不太现实，但电缆中间部位是否因击穿出现问题又无法从外观进行判断，经专家组研究，决定先从最容易出现问题的地方进行着手。电缆封接头处是电缆故障的高发点之一，安装人员在制作封接头的过程中，受现场施工环境和人员封接工艺等种种因素影响，容易出现这样或那样的问题。因此，检修人员首先对室内外电缆封头进行了仔细的检查，尤其是对户外上杆电缆进行落地剥除检查，在检查过程中发现室外上杆电缆B相有部分积水痕迹，在主绝缘层与半导体层剥离处存在主绝缘受伤痕迹，至此，检修人员基本确定了故障的出现原因。将室外电缆封头重新剥除封接后，对故障电缆再次进行相关试验，结果正常，电缆合格。图一 室外电缆头B相剥除后发现情况3、故障原因分析分析这次故障，主绝缘绝缘度下降及泄漏电流增大的主要原因是：封接人员封接封接工艺不熟练，在室外电缆封头封接过程中剥离半导体时剥离工具下力过猛，使主绝缘层绝缘受损。电缆投运前封接过程中环境湿度较大，在封接面的处理上清洁不足，造成有少量水分残留在主绝缘层的绝缘受损处，长时间的侵蚀导致主绝缘绝缘度下降及泄漏电流不断增大。哪为什么室外封头不发生故障而是室内发生爆裂现象呢？根据国标的电缆封接要求，在做电缆头时，剥去了屏蔽层，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）。在剥去屏蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中。那么在屏蔽层断口处就是电缆最容易击穿的部位。电缆最容易击穿的屏蔽层断口处，我们采取分散这集中的电力线（电应力），用介电常数为2030，体积电阻率为1081012cm 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。下图中左边是没装应力管，右边是装应力管的电场分布情况。图二 电力高压电缆电应力分布及控制对比图现场故障点如下图：图三 室内电缆B相爆裂情况故障点正是屏蔽层断口处，也就是上面所说电缆最容易击穿的部位。前期封接应力控制管封接时过于靠下，造成应力管的应力分散效果不佳，长时间运行造成屏蔽层断口处电场应力增加。由于室外电缆封头安全距离远大于室内距离，室内电缆上行通道狭窄，电缆比较笨重不易弯曲变形，有人为强行顶弯的现象，从而使室内电缆封头造成扭曲损伤。加上室内母线桥内部相间及对地距离比较近，实际空气相间距为200mm，对地距离250mm。所以室内电缆头的电厂应力点就成为了故障的突破口，最终使主绝缘损坏，造成单相接地。电应力控制是中高压电缆附件设计中的极为重要的部分。电应力控制是对电缆附件内部的电场分布和电场强度实行控制，也就是采取适当的措施，使得电场分布和电场强度处于最佳状态，从而提高电缆附件运行的可靠性和使用寿命。根据上述现场发现情况及资料查询分析，结合投运前与上次故障后的试验结果，以及两次运行后直至发生故障之间的时间（故障发生均在运行后3至4个月之间），可见自此线路电缆投运一来发生的两次电缆B相爆裂故障，均为室外电缆头封接时存在绝缘下降及泄漏电流随着时间的增长不断增加累计所造成的，由于前两次运行前的天气原因试验数据并未出现异常现象，通过两次的重复损伤加上温度的下降凝露的出现，从而暴露出室外电缆头的内部隐患问题，是最终导致室内电缆B相应力点应力增大爆裂的主要原因。4、现场处理情况4.1 将半导体层断口处与主绝缘层末端进行斜坡处理，本方法是增大屏蔽末端绝缘表面电容，从而降低这部分的容抗，减少局部发热现象。4.2 另外正确封接应力控制管，使电场应力点上的应力分散，降低电缆封头应力点薄弱处出现故障的可能。如下图：半导电应力管图四 现场电缆应力管封接位置示意图4.3 铜屏蔽层三相分别引出接地，确保降低屏蔽末端绝缘表面电容的容抗，使三相电位差接近为零。4.4 将35kV室内母线桥内部母排缩短，使电缆向上提升至室内母线桥内，为电缆接头让出足够空间，在母线桥内部将电缆封头自身的受力方向摆正后压接连接线鼻，然后与母线桥内部母排连接，从而降低电缆扭曲变形造成的内部损伤。4.5 避免剥除半导体时对主绝缘造成的不必要损伤，使用玻璃条去除半导体层，可有效地避免主绝缘深度受伤的情况，而且在剥除过程中相对用裁纸刀更加的快速、简便。5、结束语通过对此次电缆故障的处理及分析，最终找到多次故障的真正原因，为变电设备的正常工作奠定了坚实的基础，也使检修人员进一步提高了故障分析能力。本分析为专项故障分析，符合现场情况，其目的作为交流学习使用。参考文献：1、 IEC60840额定电压30kV(Um=36kV)以上至150kV（Um=170kV）挤出绝缘电力电缆及其附件试验方法和要求2、 GB5589电缆附件试验方法3、 GB50217-1994电力工程电缆设计规程4、 JB/T8144额定电压26/35kV及以下电力电缆附件基本技术要求原GB110335、 JB7829额定电压26/35kV及以下电力电缆户内型、户外型热收缩式终端投稿人信息：蒋坤，1979年8月出生于河南省商丘市，1997年参加工作，工作地点：