35kV電纜接頭擊穿故障分析及處理

35kV電纜接頭擊穿故障分析及處理摘要：電纜以其受自然環(huán)境限制少、占地少、對(duì)市容影響小、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在城市電網(wǎng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。其中，交聯(lián)聚乙烯(XLPE)電纜安裝敷設(shè)方便，接頭制作簡(jiǎn)單，不存在漏油引發(fā)火災(zāi)的隱患，因此受到城市電網(wǎng)的青睞。關(guān)鍵詞：35kV電纜接頭；擊穿故障；原因；防范措施電力行業(yè)一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)行業(yè)，特別是在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，生產(chǎn)生活活動(dòng)均需大量的電力供應(yīng)。電力需求的持續(xù)增長(zhǎng)要求電力供應(yīng)穩(wěn)定、持續(xù)，這是社會(huì)對(duì)電力企業(yè)的新要求。電纜在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，逐漸取代以往的架空線路，能最大限度地提高供電的穩(wěn)定性。由此可見(jiàn)，電纜設(shè)備直接關(guān)系到供電的可靠性?；诖?，本文重點(diǎn)論述了35kV電纜接頭擊穿故障原因及其防范措施。一、 電纜接頭概述電纜接頭又稱電纜頭。電纜鋪設(shè)好后，為了使其成為一個(gè)連續(xù)的線路，各段線必須連接為一個(gè)整體，這些連接點(diǎn)就稱為電纜接頭。電纜線路中間部位的電纜接頭稱為中間接頭，而線路兩末端的電纜接頭稱為終端頭。電纜接頭是用來(lái)鎖緊和固定進(jìn)出線，起到防水防塵防震動(dòng)的作用。其主要作用是使線路通暢，使電纜保持密封，并保證電纜接頭處的絕緣等級(jí)，使其安全可靠地運(yùn)行。若密封不良，不僅會(huì)漏油，造成油浸紙干枯，而且潮氣也會(huì)侵入電纜內(nèi)部，使之絕緣性能下降。二、 電纜常見(jiàn)故障1、 外部損傷。例如：電纜敷設(shè)安裝不合格的施工，容易造成機(jī)械損傷，在民用建設(shè)也容易在電纜損壞等作業(yè)的地下電纜。有時(shí)若損傷不嚴(yán)重，要幾個(gè)月甚至幾年可能會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷部位徹底擊穿故障，有時(shí)會(huì)嚴(yán)重?fù)p害可能發(fā)生短路故障，直接影響到安全生產(chǎn)的電氣單元。2、 絕緣受潮。例如：電纜接頭制作不合格和在潮濕的氣候關(guān)節(jié)，會(huì)使水或水蒸汽在電場(chǎng)作用下長(zhǎng)時(shí)間地層水樹(shù)混合，絕緣強(qiáng)度逐漸造成的損壞的電纜故障。3、化學(xué)腐蝕。在酸-堿相互作用區(qū)域，由于長(zhǎng)期遭受化學(xué)或電化學(xué)腐蝕的由鎧裝電纜，導(dǎo)線或腐蝕保護(hù)層，外保護(hù)層往往引起，導(dǎo)致保護(hù)層絕緣不良，導(dǎo)致電纜故障。4、 長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行。超負(fù)荷運(yùn)行，由于電流、負(fù)載電流通過(guò)電纜的熱效應(yīng)將不可避免地導(dǎo)致在導(dǎo)體加熱，同時(shí)，集膚效應(yīng)和電荷的渦流損耗，介質(zhì)損耗的鋼裝甲也可產(chǎn)生額外熱量，從而使電纜升溫。5、 電纜接頭故障。電纜接頭是其故障頻繁的最薄弱環(huán)節(jié)。建筑工人在電纜接頭制造中，若壓接不緊，加熱不充分，導(dǎo)致電纜頭絕緣降低，從而造成事故。三、35kV電纜接頭擊穿故障查找處理35kV系統(tǒng)采用消弧線圈接地，電纜線路接地時(shí)，不跳閘，可持續(xù)運(yùn)行2h。主變電站至污水處理廠變電所的2號(hào)變電器線路為全電纜線路，全長(zhǎng)1600m，型號(hào)：ZRC-YJV-26/35kV3X185。該饋出有冷縮接頭一處，電纜穿橋架至變壓器，不進(jìn)行埋地敷設(shè)，電纜橋架上不進(jìn)行作業(yè)。可排除土方施工中因外力破壞引起的接地故障。故障動(dòng)作后，檢查變壓器、斷路器絕緣正常，排除變壓器、斷路器內(nèi)部接地故障。在送電前，電纜剛剛通過(guò)諧振耐壓試驗(yàn)，諧振耐壓試驗(yàn)電壓1.6U。，耐壓時(shí)間5min，頻率36Hz。電纜A、B兩相耐壓過(guò)程無(wú)異常。當(dāng)電纜C相耐壓至4min時(shí)，串聯(lián)諧振控制箱自動(dòng)報(bào)“低壓過(guò)流故障”，并停止耐壓。測(cè)試儀測(cè)得的電纜C相絕緣為58GQ。懷疑串聯(lián)諧振控制箱內(nèi)部故障，再次進(jìn)行C相電纜諧振耐壓試驗(yàn)。當(dāng)電壓升至10kV時(shí)，控制箱內(nèi)不斷聽(tīng)到繼電器動(dòng)作的聲音，并再次報(bào)“低壓過(guò)流故障”，耐壓自動(dòng)停止。測(cè)試人員詢問(wèn)串聯(lián)諧振設(shè)備制造商，制造商解釋說(shuō)控制箱中的繼電器有故障。再次測(cè)量電纜C相絕緣，即66GQ。此時(shí)，污水處理廠變電所接到通知，立即向2號(hào)變壓器送電。值班員根據(jù)電纜絕緣數(shù)據(jù)及廠家說(shuō)明，判斷電纜無(wú)故障，申請(qǐng)主變電站送電操作。送電后，電纜C相發(fā)生接地故障。故障發(fā)生后，測(cè)試人員利用串聯(lián)諧振設(shè)備進(jìn)行了其他35kV電纜耐壓試驗(yàn)，控制箱內(nèi)無(wú)繼電器動(dòng)作及低壓過(guò)流故障。由此可見(jiàn)，串聯(lián)諧振設(shè)備無(wú)異常，繼電器動(dòng)作和低壓過(guò)流故障應(yīng)是電纜高電阻接地時(shí)，持續(xù)放電引起。變壓器停電檢修一天，電纜在停電前運(yùn)行正常，因此判斷電纜絕緣性能在耐壓前已大幅降低，但并未有放電現(xiàn)象。在第一次試驗(yàn)中，C相電纜在耐壓4min后放電，電纜絕緣徹底擊穿。在第二次試驗(yàn)中，電纜在10kV下放電，由于絕緣電阻測(cè)試儀電壓過(guò)低，未能發(fā)現(xiàn)電纜故障。經(jīng)分析，該電纜故障點(diǎn)更可能位于接頭處。電氣人員檢查了電纜，確定故障點(diǎn)在接頭處。在對(duì)故障接頭解體前，測(cè)量電纜C相絕緣為1.9kQ，A.B相絕緣良好。解體故障接頭的過(guò)程為：1、 故障接頭表面有明顯的燒穿孔洞，依次去除外護(hù)套、鋼鎧、內(nèi)護(hù)套、銅網(wǎng)、冷縮管。發(fā)現(xiàn)接頭內(nèi)部碳化嚴(yán)重，C相主絕緣上有明顯燒蝕點(diǎn)，該點(diǎn)應(yīng)是接地故障點(diǎn)。2、 將C相電纜絕緣附件剖開(kāi)，可見(jiàn)故障點(diǎn)在電纜主絕緣切斷面附近。解體未發(fā)生故障的A、B相絕緣附件，發(fā)現(xiàn)電纜絕緣切斷面未按工藝要求進(jìn)行倒角處理。3、 檢查發(fā)現(xiàn)三相冷縮管與中心線的相對(duì)位置嚴(yán)重偏離。4、 檢查其他兩相發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體和主絕緣表面的硅脂干涸或涂抹不均。電纜C相主絕緣切斷面處是故障放電的起始點(diǎn)，正常運(yùn)行時(shí)，電纜的電場(chǎng)應(yīng)力高度集中，在諧振耐壓試驗(yàn)中，試驗(yàn)電壓為運(yùn)行電壓的1.6倍，電場(chǎng)應(yīng)力急劇上升，直至發(fā)生放電故障。接頭表面的燒穿孔洞是第一次諧振耐壓試驗(yàn)放電貫穿造成的，此時(shí)內(nèi)部絕緣層已損壞，通過(guò)第二次諧振耐壓試驗(yàn)送電時(shí)，接頭內(nèi)部不斷向鋼鎧或銅網(wǎng)放電，致使內(nèi)部嚴(yán)重碳化。四、35kV電纜接頭擊穿故障原因1、電纜的壓接管應(yīng)位于冷縮管中間，使兩側(cè)應(yīng)力錐達(dá)到主絕緣表面電場(chǎng)均勻的目的。故障電纜三相壓接管與冷縮管中心線相對(duì)位置偏差嚴(yán)重，導(dǎo)致應(yīng)力錐與半導(dǎo)體一側(cè)搭接過(guò)多，另一側(cè)搭接過(guò)少，致使兩側(cè)局部電場(chǎng)應(yīng)力不均勻度增大，而應(yīng)力錐起不到均勻電場(chǎng)的作用。2、 電纜主絕緣未按要求倒角處理，切截面近90°垂直，造成與絕緣附件間易形成氣隙，半導(dǎo)體層不能平滑過(guò)度，使電纜切斷面處電場(chǎng)集中，造成電應(yīng)力集中。另外，切斷面較鋒利，易割傷、劃傷絕緣附件，造成絕緣缺陷。3、 在中間接頭內(nèi)側(cè)、絕緣層和半導(dǎo)體層上均勻涂抹一層硅脂，對(duì)冷縮管的安裝起到潤(rùn)滑作用，填充內(nèi)部不平整部分留下的氣隙，有效改善電場(chǎng)分布。如果硅脂涂抹不均或漏涂，電纜運(yùn)行一段時(shí)間后，主絕緣與冷縮管間易形成氣隙，局部電場(chǎng)會(huì)發(fā)生畸變。此次電纜故障暴露出隱患，由于電纜未加負(fù)荷，未影響工廠生產(chǎn)。如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，隱藏的缺陷對(duì)安全生產(chǎn)構(gòu)成較大威脅，雖然表面正常運(yùn)行，但內(nèi)部局部放電一刻也未停止。五、35kV電纜接頭擊穿故障的防范措施1、 造成這一故障的主要原因是電纜接頭制作工藝不規(guī)范，需加強(qiáng)對(duì)電纜從業(yè)人員的監(jiān)督培訓(xùn)，要求電纜接頭或終端制作必須由具有相關(guān)資質(zhì)的人員進(jìn)行，制作過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按制造廠技術(shù)說(shuō)明書(shū)要求進(jìn)行，不得缺項(xiàng)或不按步驟進(jìn)行制作。2、 電纜接頭或終端制作時(shí)，應(yīng)建立健全電纜線路檔案資料，保存制作中關(guān)鍵部位的照片，驗(yàn)收時(shí)一并提交檢查，防止遺留隱藏缺陷。3、 滿足條件后，在電纜交接試驗(yàn)中增加局部放電檢測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)因制造工藝不規(guī)范造成的電纜本體或接頭缺陷。4、在今后的預(yù)防性試驗(yàn)管理中，應(yīng)根據(jù)電纜運(yùn)行狀況，定期進(jìn)行諧振交流耐壓試驗(yàn)。合理配置電抗器和電容器，輸