2B水源地变35kV高压电缆击穿故障分析

2B水源地变35kV高压电缆击穿故障分析

申盛

（大唐洛阳首阳山发电有限责任公司河南偃师471900）

摘要:我首阳山发电公司水源地采用的是35kV双回线，A、B两台变压器供电方式。水源Ⅱ回线于2012年先后两个月期间，在外招楼铁塔出线处35kV侧电缆终端头放电闪络着火燃烧。经检查都是在电缆屏蔽层断口处为击穿点，通过对损坏的电缆部位进行分析后，认为故障的主要原因是现场人员对热缩工艺要求未完全掌握，盲目地在远离电缆终端的部位进行割断，造成了半导体屏蔽层失去应力管的保护，使电缆头半导体屏蔽层切割处发生电树枝快速老化，最终使电缆头半导体屏蔽层切割处在不均匀电场的作用下放电，进而引发电缆头起火故障。后按照工艺重新制作电缆头并试验合格投运，至今运行正常。

关键词：35kV高压电缆；放电击穿；故障分析

1异常慨述

2012年10月30日，11：00水源Ⅱ回线在外招楼铁塔处B相电缆着火。立即通知水场断开352开关、铝箔变电站断开铝箔352开关、通知值长断开2B水源地变电源开关,2B水源地变及水源Ⅱ回线停运。

经过检查发现，电缆损坏部位在电缆主绝缘外的半导体层剥切部位，分支电缆护套和电缆主绝缘烧坏、铜芯裸露，铜芯与铜屏蔽带有放电痕迹。与9月14日16：30，2B水源地变35kv侧A相电缆头放电击穿的部位一致。

2原因分析

2.1交联聚乙烯电缆结构分析

交联聚乙烯电缆和大家熟悉的油浸纸统包电缆的区别除了相间主绝缘是交联聚乙烯塑料以及线心形状是圆形之外，还有两层半导体胶涂层。在芯线的外表涂有第一层半导体胶，它可以克服电晕和游离放电，使芯线与绝缘层之间有良好的过渡。在相间外绝缘表面涂有第二层半导体胶，同时挤包了一层0.1mm厚的薄铜带，他们组成了良好的相间屏蔽层，使之几乎不能发生相间故障。其结构示意图如下：

在电缆结构上的所谓“屏蔽”，实质上是一种改善电场分布的措施。电缆导体由多根导线绞合而成，它与绝缘层之间易形成气隙，导体表面不光滑，会造成电场集中。在导体表面加一层半导电材料的屏蔽层，它与被屏蔽的导体等电位并与绝缘层良好接触，从而避免在导体与绝缘层之间发生局部放电，这一层屏蔽为内屏蔽层；同样在绝缘表面和护套接触处也可能存在间隙，是引起局部放电的因素，故在绝缘层表面加一层半导电材料的屏蔽层，它与被屏蔽的绝缘层有良好接触，与金属护套等电位，从而避免在绝缘层与护套之间发生局部放电，这一层屏蔽为外屏蔽层；没有金属护套的挤包绝缘电缆，除半导电屏蔽层外，还要增加用铜带或铜丝绕包的金属屏蔽层，这个金属屏蔽层的作用，在正常运行时通过电容电流；当系统发生短路时，作为短路电流的通道，同时也起到屏蔽电场的作用。

2.2电缆热收缩终端头的技术特点

对于电缆终端而言，电场畸变最为严重，影响终端运行可靠性最大的是电缆外屏蔽切断处，应力管是一种体积电阻率适中（1010-1012Ω•cm），介电常数较大（20--25）的特殊电性参数的热收缩管，利用电气参数强迫电缆绝缘屏蔽断口处的应力疏散成沿应力管较均匀的分布，其使用中的关键技术问题是：

（1）要保证应力管的电性参数必须达到上述标准规定值方能可靠工作。

（2）要注意用硅脂填充电缆绝缘半导体层断口处的气隙以排除气体，达到减小局部放电的目的。

（3）由于交联电缆因内应力处理不良时在运行中会发生较大收缩，因此在安装附件时要注意应力管与绝缘屏蔽搭盖不少于20mm，以防收缩时应力管与绝缘屏蔽脱离。

（4）热收缩附件因弹性较小，运行中热胀冷缩时可能使界面产生气隙，因此应采用良好的密封技术，以防止潮气浸入。

3此次故障暴露出来的问题

1、电缆终端头制作时，没有按照35kV热缩终端头要求进行制作，电缆的铜屏蔽层和半导体层切断没有在终端头三叉口上200-300mm处。

2、电缆的钢铠、屏蔽层接地不良，没有检查屏蔽层是否有断裂或没彻底处理断裂处，以及铜屏蔽层上缠绕的接地铜线焊锡严重氧化却没有处理。

3、电缆热缩头应力管施工工艺控制不严，应力管搭接截面不够、收边不规则、不整齐。绝缘护套热缩时有气泡未处理。

4、电缆三叉口内应填入应力锥，但检修人员只是简单使用制作电缆的余料做填充物，没有规范的使用应力锥。

5、电缆头固定时，三相相互交叉，使电缆头承受过大的机械应力。

6、电缆与导体固定连接不可靠，致使连接部位发热。

7、高压电缆头制作工具不全，由于高压电缆外皮坚硬，特别是半导体层的剥掉很困难，而目前我们的工作人员还是用壁纸刀来进行工作，很容易划伤电缆绝缘，遇到冬季，电缆制作难度更大。

4应采取的防范措施

本次设备故障虽然未造成重大损失，但应引起我们的高度重视和进一步反思，为了避免该类问题的再次发生，应采取以下防范措施：

1、电缆终端头的制作，必须有缓和屏蔽层端部电场集中的有效措施，应使用验收合格的电缆终端头附件，应力管搭接可靠。电缆头制作时密封要保证，因为制作电缆头时外屏蔽切断后会引起切断处电场畸变。半导体屏蔽层要清干净，外界的水及导电介质不得侵入，否则容易引起爬电。对热缩材料进行加热时，火力不要集中一点，避免过热使材料变质，加热时应从热缩管中部均匀加热向两端收缩，排除残留空气，不留气泡。

2、电缆头做好后安装接线时，电缆分支不能多次弯曲、扭转，应尽量顺其自然，三相之间尽量不要交叉，不要叫电缆头承受过大的外部扭力。对大截面的铜芯电缆，必须保持足够的分相长度，也就是分支手套尽量向下安装，否则斜扭着的电缆会产生扭转力，长时间的机械应力可能导致电缆头损坏。

3、电缆头与导体连接质量值得注意，因为负荷电流的传导是靠电缆端子与导体端面的紧密接触完成的，而不是靠连接螺栓。螺栓材质应以不锈钢为好。拧紧螺母时，一定要使用力矩扳手，按照规定的力矩值上紧螺母。

4、购置便于我们现场工作的电缆头制作专用工具。

5、对于电缆外绝缘状况的检测要进一步加强，条件允许的情况下尽可能做全电缆的测试项目，如：交联电缆主绝缘、外护套、内衬层的绝缘电阻等。

6、新电缆头制作完毕投入运行１个月内（但最早不得少于24小时），应进行一次红外成像测温诊断，运行期间按照设备巡检表，每月至少一次红外成像测温，避免对设备巡视不到位而引发恶性事故，危及系统的安全运行。

7、尽量使用新材料冷缩电缆终端头，其绝缘性能优异，防腐蚀、抗电痕性能好、密封性能好，与电缆界面结合紧密，应力控制与绝缘符合为一体，能有效解决电缆屏蔽层断面处应力集中的问题，保证电缆安全运行。

5结语

35kV高压电缆终端头的故障大多与制作和安装有关，只有不断的加强学习和培训，严格按照说明书和相关规程和规定去安装和制作电缆头，积极地采用新工艺、新材料，才能确保电力设备安全、可靠运行。

参考文献

[1]郑肇骥，王琨明.高压电缆线路.北京：水利电力出版社.2003.

[2]柏海峰，陈建,35kV电缆头故障分析及处理.四川电力技术.2011.