当前位置:网站首页 资讯中心 技术论文 高压电缆击穿事故分析 正文 高压电缆击穿事故分析

220kV 高压电缆接头击穿故障剖析

电缆环流监测装置 2020-04-22 高压电缆击穿事故分析 416 ℃ 0 评论

【摘要】 随着中国经济的快速发展,全社会用电量逐年增长,电网结构变得日益复杂。但低成本的蜘蛛网式的架空线不仅影响城镇化的推进,也会给城市市容造成一定的负面影响,为加快城镇化建设进程,提高土地资源利用率,由电缆入地工程代替架空线是现代化城市建设的必然趋势。电缆敷设在地下,具有不占地面空间和维护费用较少的优点,但随着电缆的大量投运,电缆安装工艺等因素所导致的电缆线路故障也越来越多,本文以多年来从事电缆试验和抢修工作中遇到的故障问题为依据,对导致高压电缆故障的原因做简要分析。
【关键词】 220kV 高压;电缆接头;击穿故障,马晓东(天津送变电工程有限公司,天津 300000)
高压电力电缆在城市地下电网、 发电厂、 变电站等场所应用广泛, 但近年来, 随着新建电缆工程的快速扩张, 高压电缆及接头故障频发, 严重影响了电网的安全可靠运行。 历数近年的几起重大电网事故, 均由电缆故障引起, 造成的经济损失巨大、 社会影响严重。 由于电缆及附件的绝缘设计裕度较大而有效的检测方法少, 安装过程中产生的潜在缺陷, 通常难以通过绝缘电阻、 交流耐压等常规交接试验发现, 此类高压电缆接头若运行于城市电网的重要干线中, 将严重威胁着电网的安全稳定。 下面以某地由某附件供应商统一安装的 220kV 电缆中间接头造成的多次绝缘击穿故障为研究对象, 对比分析了接头的解体情况和施工工艺等问题, 深度剖析了电缆线路的中间接头频繁出现绝缘击穿的根本原因, 以期为高压电缆的安装、 管理提供借鉴参考。
1 工程概况
220kV 某输变电工程配套电缆出线, 采用 XLPE 单铜芯电力电缆, 型号为 YJLW02-Z127/2201×2500GB/Z18890.2—2002, 线路长8.61km, 电缆导体截面2500mm2。 竣工后进行交流耐压试验时,试验电压升至 214.4kV、 试验频率 39.4Hz, 进行至 10min 时绝缘击穿。 经升压测听放电声音确认, 7# 接头 C 相发生绝缘击穿故障。后切除 7# 接头 C 相后, 新敷设一段电缆、 新安装 2 套接头驳接。检修完成后, 顺利通过了 1.7U0 交流耐压试验。
2 故障接头解剖后的检查情况
2.1 外观检查
( 1) 对预制橡胶绝缘件外观进行检查。 预制橡胶绝缘件编号为 NJN02062, 预制件外的半导电连通端处被击穿, 整体外观良好。主体内绝缘胶与半导电胶过渡良好, 无起胶、 毛刺、 台阶等缺陷。但故障点位置已经被烧损, 无法判断。
( 2) 击穿点检查。 直接击穿点位于预制件半导电断口( 即绝缘胶与半导电胶过渡位置) , 距端部 93mm。 根据预制件在电缆的定位标记, 电缆击穿点与预制件击穿点对应, 离电缆半导电断口 54mm, 电缆故障位置表面焦化, 击穿点位置有明显向电缆半导电断口的爬电通道。 击穿点位于绝缘胶与半导电胶过渡位置,击穿点开裂。
2.2 电缆检查
( 1) 电缆弯曲度复核。 在工艺标准中, 要求电缆较直后检查弯曲度每 600mm ≤ 3mm。 由于电缆已做表面半导电剥离处理, 无法复核工艺要求的弯曲度。 现采用 400mm 长钢尺, 辅助测量电缆平直程度: 击穿点位置, 测得最低点为 5mm, 而在击穿点对侧位置( 即电缆旋转 180°后测量) , 电缆最低点为 1mm。 可见电缆弯曲严重, 击穿点位置靠近电缆的凹位。
( 2) 电缆开线尺寸复核。 在工艺标准中, 要求电缆开线尺寸为线芯 72° -0.5mm, 半导电断口 372±1mm。 由于线芯压接, 无法复核线芯和断口的尺寸, 现测量两端半导电断口距离、 半导电与绝缘端部的距离: 在两侧方向( 即电缆旋转 180°后再测) ,分别测得电缆两端半导电断口距离分别为 770mm 和 768mm, 相差不大; 在故障侧, 测得半导电与绝缘端部的距离最低点和最高点分别为 295mm 和 305mm。 两者均不符合工艺要求。
( 3) 电缆半导电处理、 打磨检查。 电缆半导电过渡良好, 断口尺寸高低点范围超过 ±1mm, 不符合工艺要求。 电缆表面打磨情况良好。
2.3 附件安装检查
( 1) 电缆附件尺寸。 测量预制橡胶绝缘件的尺寸, 主体全长870mm, 两边应力锥平直长度为 93mm, 中间屏蔽管平直长度为258mm。
( 2) 电缆两端搭接距离。 工艺标准中, 要求应力锥搭接尺寸为 50±5mm, 从现场尺寸复核, 绝缘端搭接为 46mm, 非绝缘端搭接 41mm, 不能满足工艺要求。
( 3) 压接工艺检查。 工艺标准中, 要求压接后绝缘间尺寸为163±3mm, 实测得压接后绝缘间尺寸最近处为 164mm, 最远处为 174mm, 不符合工艺要求。
3 电缆及接头故障的主要原因分析
根据两个电缆接头的解体情况, 绘制对应的放电击穿通道。
放电点均起始于高压导体连接管半导电带绕包端部与预制件内半导电屏蔽接触处, 高压电位经半导电屏蔽引至圆弧形端部后, 沿预制件与电缆本体间的界面形成沿面放电。 当电弧发展到预制件靠近零电位的端部半导电体后, 由于绝缘距离不足, 电弧经预制件内部的主绝缘三元乙丙橡胶, 形成贯穿性放电击穿通道。
障接头解体后, 发现击穿后的接头内部现象类似, 放电通道类似, 在电缆本体表面和预制件内形成的烧蚀痕迹也类似, 因此判断事故为同一原因引起。 基于放电均起始于导体接续管外半导电带边缘处、 电缆主绝缘表面均存在沿面放电的特征, 认为绝缘预制件的扩径方法、 导体接续管外的工艺变更与接头多次在耐压试验中发生击穿有主要关系。
三元乙丙橡胶绝缘预制件的生产过程中, 由于材料较硬, 成型后存在的毛边需打磨处理。 若打磨后的残留碎屑未清理干净,容易在预制件扩张的拖、 拉过程中将半导电颗粒等杂质带到电缆绝缘表面, 引起沿面放电。 因此接头产品的生产工艺须与其安装方法相匹配, 在未经供应商 B 或其他正规检测机构认可的情况下,随意变更电缆接头的关键施工工艺, 无法保证绝缘预制件安装后仍能达到设计性能。
根据 GB/T18890 - 2015《 额定电压 220kV(Um=252kV) 交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件》 的相关要求, 当包含附件安装工艺在内的制造工艺发生改变, 且这种改变可能会对产品性能产生不利影响时, 应对电缆系统重新进行型式试验, 否则不应直接应用于电缆工程。
总之,
1)220kV 甲、 乙线电缆接头故障率高, 解体现象类似, 放电击穿通道一致。 基于放电均起始于导体接续管外半导电带边缘处、 均存在沿面放电的特征, 认为供应商 A 在关键部位随意变更供应商 B 的施工工艺, 即绝缘预制件的扩径方法、导体接续管外的处理工艺, 造成产品安装后无法达到设计性能,是造成本次事故的主要原因。
 2) 电缆接头的生产工艺须与其安装方法匹配, 当包含附件安装工艺在内的制造工艺发生改变, 且这种改变可能会对产品性能产生不利影响时, 应对电缆系统重新进行型式试验, 否则不应直接应用于电缆工程。
 3) 建议尽快建立健全电力行业内电缆接头制作的培训、 取证、 认证等系列管理模式,加强对接头制作工艺过程的有效监督管理, 从源头降低电缆接头故障发生率。
 4) 鉴于本次电缆接头故障引起同通道内其他邻近电缆线路烧损, 建议在多回高压电缆运行的电缆通道内, 完善防火防爆措施, 对在建、 新建、 迁改的高压电缆线路, 在投运前应同步完成通道内防火防爆措施的全覆盖。 此外, 建议在物质采购环节,增加在高压电缆接头内须使用非可燃性填充胶的要求, 从源头降低电缆及通道内火灾风险, 避免电缆群伤。
参考文献:
[1]段肖力,汤美云,林峰,等.220kV 电缆中间接头主绝缘击穿事故分析[J].高压电器,2009,45(16):142 - 144.
[2]边航,王金锋,杨大渭,等.一种容易被误判的 XLPE电缆附件故障机理[J].电线电缆,2016(6):30 - 32.

本文标签:环流监测技术文章环流监测技术规范电缆击穿分析

版权说明:如非注明,本站文章均为 电缆接地环流监测装置-110kV\220kV电缆护层接地环流在线监测-四川桂丰源科技 原创,转载请注明出处和附带本文链接

Powered By Z-BlogPHP,Theme By zblog模板

© 四川桂丰源科技有限公司 所有 蜀ICP备17044186号-1 |网站地图|XML地图|杆塔倾斜监测|