电缆终端绝缘击穿原因分析及对策探讨

电缆终端绝缘击穿原因分析及对策探讨

杨艳凤

山西省电力公司技能培训中心，山西临汾 041000

摘要：电缆终端是线路中的关键部位，也是线路中的绝缘薄弱环节，通过一起电缆终端击穿事故剖析电缆终端击穿的主要原因，并研究制定相应的对策，对今后变电站的电缆运行和管理具有借鉴和指导意义。

关键词：电缆终端，绝缘，击穿

一、事件概述

某变电站35千伏母线突然报接地故障，A，C相电压为线电压，B相电压为零，运行人员到现场检查后发现室外穿墙套管处电缆终端对地放电，电缆绝缘击穿。此电缆击穿前的工作环境及状态是：电缆型号为YJV-35KV-1×300交联聚乙烯电缆，终端采用冷缩制作，有防雨帽，暴露在室外；平时负荷变化较大，高峰负荷时4600KW左右，低谷时1000KW左右，用红外成像测温仪测量温度正常；电缆终端发生击穿前三年一直有轻微放电现象，运行人员初步判断为瓷瓶脏污。

二、原因分析

35千伏系统也曾多次出现接地现象，但电缆并未被击穿。那么究竟是什么原因造成电缆终端击穿呢？

固体电解质的击穿一般可分为：电击穿，热击穿和电化学击穿三种形式。我们接下来对击穿种类进行定性分析。

1）电击穿是由于电压很高，电场强度足够大时内部少量可自由移动的载流子剧烈运动，与晶格上的原子发生碰撞使之游离，并迅速扩展而导致击穿。特点是：电压作用时间短，击穿电压高，与电场均匀度密切相关，但与环境温度及电压作用时间几乎无关。根据实际运行监视情况来看，击穿前半个小时后台机并未报电压越限，A相、C相并未报接地，B相电压也未升高到线电压。

2）热击穿，电击穿是高电压造成的击穿，热击穿是大电流造成的击穿。电介质在电场作用下，由于漏电流、电损耗或孔隙局部气体电离放电产生放热，材料温度逐步升高，随着时间延续，积热增多，当达到一定温度时，材料即行开裂、玻璃化或熔化，绝缘性能被破坏而导致击穿的现象。

3）电化学击穿，所谓电化学击穿，乃聚合物在高压电场作用下，发生介电击穿的一种机理。可以定性描述如下：如在高温和高湿下或在直流和低频交流电作用下，材料内部发生电解作用、使介质发生不可逆的化学变化，导致击穿场强降低，最后被击穿。电化学击穿一般需要时间较长、固体电介质受到电、热、化学和机械力的长期作用时，其物理和化学性能会发生不可逆的老化，击穿电压逐渐下降，长时间击穿电压常常只有短时击穿电压的几分之一。

三、对策分析

当聚合物表面或内部存在气泡时，其中的气体在高压电场作用下将会发生电离放电，被电场加速是离子或/和电子高速轰击聚合物表面或界面，导致聚合物大分子升温降解而老化；同时，放电产生的臭氧也可以导致大分子氧化老化，进而发生材料介电击穿。

1）电缆若长期超负荷时，则由于油温升高而产生膨胀油压，电缆铅包伸展；当负荷减少，电缆温度降低时，电缆铅包内部即会形成空隙。这些空隙在电场作用下，极易发生游离，使绝缘性能变坏，导致电缆击穿。另外，超负荷运行加速了绝缘的老化，缩短了电缆的寿命。

2）电缆头漏油电缆头漏油破坏了密封性，使绝缘油干枯，潮气侵入。当电缆绝缘中的水分从0.3％增加到0.7％左右时，电气强度平均降低20％～25％。此时，绝缘电阻变化更为显著，这也是电缆被击穿的主要原因之一。

3）外力损伤外力损伤包括外部机械损伤和地形变化受到的拉力，此外，还有一些是制造或敷设过程中造成的隐患（如磕碰、扭伤等）。

4）事故伤害如发生过接地或短路，当时损坏好像不太严重，但经过一段时间的运行就可能被击穿。

5）保护层失效。电缆的铅皮及铅皮外的钢铠、麻皮等也都有它的寿命。时间久了，麻皮会脱落，钢铠和铅皮会被腐蚀，以致会失去它们对绝缘层的保护作用而最终被击穿。当然，这与外部条件有很大关系，外部条件好，使用时间就长，外部条件不好，使用年限就短。

6）终端头绝缘击穿的对策。在电缆屏蔽断口处加装金属材质的均压罩（见图2）或均压环，用于分散屏蔽层断口绝缘处集中的电力线。均压罩成喇叭形状，底部内卷部分与电缆屏蔽层紧密连接在一起，改变屏蔽层断口（铜辫接地处）的电场分布，增大径向电场分量，降低轴向电场分量，降低屏蔽层断口处线芯绝缘所处位置的电场强度，减缓屏蔽层电老化速度，达到延长电缆使用寿命的目的。

四、定子线棒故障综合处理

第一，测温元件的绝缘耐温等级需满足要求，更换满足要求的测温垫条，引线走向最好不要引起运行中产生感应电势或尽量减少能产生感应电势的长度，引线无法避免产生感应电势时，应避免测温元件芯线对地或之问发生短路，更应避免屏蔽线之问发生短路；第二，安装发电机定了绕组局部放电在线监测装置，运行中监视发电机局部放电量是否满足要求，一旦出现局放超标现象，及时查找隐患，停机处理，避免事故扩大；第三，机组停机或检修时，应保持机坑内环境温度比周围环境温度高，避免绕组吸潮和急剧的热胀冷缩，加强对线圈端部机械固定情况重点检查；第四，加强滑环室的密封，保证机组在运行中补风干净和避免碳刷粉尘等进入到定了膛内；第五，发电机定了安装过程中，要严格按照浸漆工艺要点预烘、浸漆和干燥，开展槽电位测试，对于槽电位不合格的线棒应灌注半导体漆。

定子线棒绝缘击穿是水轮发电机运行中较为常见的故障，为了不影响发电机正常工作，要求在发现故障后立即进行故障源的查找。今后应当加快信息化检测技术的应用比例，提高检测效率和故障判定精度，将定子线棒绝缘击穿造成的损失降到最低；可以在定子绕组上安装监控系统，利用传感器获取定子运行的各项参数。同时，将这些参数同步到计算机管理中心，对比数据库中的标准参数。一旦检测到定子实时运行参数异常，立即启动应急措施，确保了发电机组的稳定运行；制定严格的检修机制，根据发电机电腐蚀情况、运行时间等，确定检查维护周期。并要求检修人员做好记录，尤其要重点关注线棒是否松动、组合轴承油污甩油问题以及线棒绝缘材料的老化程度等

五、采取对策

针对电缆击穿的原因和对策分析我采取了一下措施来减少电缆击穿故障。

（1）加强管理，防止电缆机械损伤。

（2）合理控制用电负荷，减少电缆过负荷运行。

（3）加强电缆外防护层的绝缘维护，每隔2-3年要涂一层沥青，可有效防止电缆钢带锈蚀。

（4）加装均压罩和保护装置，在电缆屏蔽断口处加装金属材质的均压罩；将电缆接地一端直接接地，另外一端经保护接地。

六、注意事项

根据电缆终端绝缘故障诱因可看出，在电缆制作与测试环节，需严格按照规范来开展工作。（1）电缆制作从业人员应做好专业的培训，确保良好的职业素养，严格执行制作标准，避免隐患的存在。（2）强化电缆终端的维护保养及巡视；确保电缆终端接线端子密封，避免雨水侵入；增大电缆终端的弯曲弧度，避免过大的弯曲力损伤绝缘；在检修时，一旦发现问题，就及时解决，确保绝缘强度。（3）定期对绝缘开展检测，针对交联电缆，应做好交流耐压试验，防范直流耐压试验损坏电缆。（4）注重检测结果的比较分析，一旦发现异常，就需要加强监视，及时消除缺陷。

结束语

如果未及时发现偷跳，认为是出口接线端子未紧固造成异常现象，那么在允许装置投运后，若主35kv变侧失电，则会引起长线路带低压无功补偿装置运行，导致特高压系统电压升高，造成严重后果。为此，针对调试过程信号繁多情况，现场试验人员应对重要信号做好记录分析。

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