35kV 电缆金属屏蔽层断裂引起的故障分析.doc

35kV 电缆金属屏蔽层断裂引起的故障分析刘再波(广钢集团广州钢铁股份有限公司机动处)摘 要本文阐述了单芯中压交联电缆金属屏蔽层的作用，分析了金属屏蔽层断裂引发电缆单相接地的原因及使用中出现的问题，提出了防范的措施。关键词单芯电缆金属屏蔽层 断裂绝缘老化ANALYSIS 0F THE TRoUBLE CAUSED BY THE BREAKING oFTHE M【E1：AL SHICLD FOR 35 KV CABLELiu Zaibo(Mechanic Power Deptof GIS)Abstract This paper describes the function of the cable metal shield in single-core、mediumvoltage，AC，andanalyzes the cause of cable grounding in singlephase arisen from the breaking of the metal shield and the prob1ems existed in the application ，thereby the countermeasure is put forwordKey words cable-in singlecore metal shield break isolation outdated1 概述635kV 中压交联电缆在我国电力系统和工业企业中被大量应用，其中不少是单芯交联电缆。其金属屏蔽层作为电屏蔽层，用于保证单芯交联电缆的外导电层各部位电位均等，在电缆正常运行时通过电缆的充电电流，在电缆发生故障时，作为故障电流的通路，能承受故障电流。根据电力安全规程规定，电气设备非接地端的金属外壳都要接地。当单芯电缆线芯通过电流时，就会有磁力线交链金属屏蔽层，使它的两端出现感应电压。此时，如果将金属屏蔽层两端三相互联接地，则金属屏蔽层会出现很大的环流，使屏蔽层发热，浪费电能，降低载流量，加速绝缘的老化，因此单芯电缆金属屏蔽层应该一端接地。2 事故过程我公司的35kV供电系统见图1，属于中性点不接地系统，两回35kV联络线为单芯交联聚乙烯绝缘氯乙烯阻燃护套电力电缆ZRYJV一2635 1300rnm2。两回联络线都采用了金属屏蔽层一端接地的运行方式。故障发生时，我公司水电厂二总降站的35kV珊段母线发现有接地信号，持续时间约有8秒钟之久，约1分钟后1 发电机受电网电压波动冲击解列，2#发电机跳闸，同时一总降站2 主变35kV出线柜(3502#)和二总降站35 柜(为同一回路联络柜)跳闸。3 事故分析事故发生后，我们查看了有关柜继电保护的动作情况和3720监控系统的运行监视记录。根据故障录波图，在故障发生的瞬间，A相发生振荡，电流急剧增加，持续十多个周波，证明A相首先发生单相接地后短时间内发展成为三相接地短路而发生爆炸。该联络线电缆投运时间仅一年多。根据运行记录分析，在故障发生前，联络线的正常负荷电流仅为几十安，远小于电缆的额定载流量，不存在电缆发热情况。同时，故障点既非电缆接头，亦非浸泡在水中，周围环境对电缆的影响不大，在竣工验收时的试验记录(包括耐压试验、绝缘电阻测试、泄漏电流及介损测试)合格。经分析，引发事故的主要原因是：该联络线电缆在制造过程中由于工期较紧，出现外护套松脱，后由生产厂家重塑外护套，而剥离外护套的过程是手工操作，损伤金属屏蔽层，而金属屏蔽层断裂后将引起电缆绝缘的加速老化。单芯中压交联电缆的金属屏蔽层有铜带屏蔽结构或铜丝铜带组合结构。考虑到电缆的成本，大量电缆为铜带屏蔽结构，铜带厚度从008nm 至012n1I11，_搭盖约为15在电缆敷设时，电缆外护套发生破损，或电缆敷设后受外力，外护套损坏，水分都会进入电缆(尤 是63kV - - 一6kV 【I【段 6k7 【V段直埋电缆、电缆沟l勺敷没的电缆有水时)，懵弛铜带眸蔽层 如果铜带田蔽层被腐蚀断裂则从铜带1 发电机11Mw 6k 2G1 升压变l1 5Mv由 1 5执 电r，铜带断裂处1 外护套2 铜带屏蔽层3 外半导电层4 绝缘体5金属导体图2 35kV单芯交联电缆结构图如果上述状态持续发展，外半导电层的电阻将进一步增大。在铜带屏蔽层断裂处，铜带屏蔽层非接地端与接地端之间的电位差E可用下式求得：E=C1(C1+C，)U (1)式q-：C 绝缘体的静电容量，取0267 fFkm、C， 外护套的静电容量，取267 fFkm。U 对地电压，为350003V贝1 E=0267(0267+267)35000,3=1837 02V，在E：183702V电位差的作用下，产生放电现象进一步加速电缆从绝缘体表层开始老化。假如，电缆是在空气中敷放，在铜带屏蔽层断裂金属屏蔽层对单芯交联电缆的安全运行起着重要的作用，造成本次电缆故障的主要原因是在重塑电缆外护套的过程中损伤了金属屏蔽层，电缆在运行的过程中受电磁力影响，损伤处金属屏蔽层的断裂不断扩大，最终使整个金属屏蔽层断裂，充电电流和铜带屏蔽层非接地端在铜带屏蔽层断裂处电位差产生的放电现象引起电缆绝缘老化，使电缆在运行一年多的时间里出现故障。因此，为了确保单芯交联电缆能够安全运行，除了确保电缆的质量可靠，在施工和运行维护过程中，要注意以下几点：(1)电缆敷放时应保证施工质量，尽量避免外护套破损。(2)有条件时，35kv单芯电缆外护套可采用双层外护套组合而成。内层为线性低密度聚乙烯护套，外层为聚氯已烯护套，以提高电缆护套强度，在电缆敷设时，即使外护套破损，内护套也不会破损。(3)改善电缆敷设环境，防止水分进入电缆。(4)单芯电力电缆金属屏蔽层仅一端接地时，应每季测量其金属屏蔽层对地的电压差。一般用作制钮扣的铜带材，其厚度小于025min时杯突值在9 8mm 以下、厚度小于030mm 时杯突值在100mm 以下为宜。(4)对相同材质的不同使用意见表明，在检验材料力学性能时不能忽视对材料晶粒度的检测。结合图2、图3、图4的H65 023mm030mm薄带软片的晶粒度大小图片显示：在用户反映材料过火(出现极轻微麻现象)时，晶粒度值只为35“m。因此，对既要求有一定的深冲性能又必须保证冲制品表面光滑的铜带材产品，其晶粒度最佳在35“m 以内；如是特软片，其晶粒度也应小于45 m，否则冲制后易出现表面粗糙，不易抛光。过多强调杯突值高低而忽略材料的晶粒度值可能会造成使用七的不合适：(5)在工艺制度确定后，生产中能否严格执行工艺并结合设备运行状况、顾客使用要求来调整 L艺参数，是稳定和保证质量的关键。4 结束语(1)钮扣用H65铜带的生产工艺经多次试验证明是可行的，并在实际生产中制定了专用工艺制度；(2)影响产品质量的因素是多方面的，提高和保证质量必须综合考虑人员素质、工艺、设备、检验手段和对材料的不同使用要求来采取相直的措施，以最终满足市场和顾客对产品的要求 L ；止；止；止；止；止 ；止；止；止；止；止；止；止；止；止j止；止j止 上 上j止j止 j止j止j止j止j止j止 j止j止址；止j止j止 t 址址；止址址j止址(上接第34页)阳铲成孔，局部地段用地质钻成孔，清孔后，插入钢 总体来说，该工程采用土钉墙支护是成功的，节筋，灌注1：05水泥砂浆至孔13溢出，在水泥砂浆凝 约工程费用约100万元，同时大大缩短了支护施工固后，补浆一次。 时间，保证了该工程的顺利投产。5 结束语参 考 文 献1龚晓南等编深基坑工程设计施工手册中国建筑工业出版牡，199872余志成等编深基坑支护设计与施工，中国建筑工业出版社，l994 6瑗i j尊 i R 毫 菇 罩囝 i 定 f 一渖一j ；妊 饪 矗囊妊囊 fj 囊 爱 f 楚 迎 鼋 圣 囊 玲，G， ， 、 ；(上接第39页)(5)按照电力设备预防性试验规程的要求定期测量交联电缆的铜带屏蔽层电阻和导体电阻比。当铜带屏蔽层电阻和导体电阻比值增加时，表明铜带屏蔽层的直流电阻增大，铜带屏蔽层可能已被腐蚀，应注意。(6)由于我公司的供电系统属于中性点