35kV集电线路电缆分接头绝缘击穿事故分析处理过程

晏春秀 1，赵福祥 2

1.中国水电顾问集团风电关岭有限公司，贵州 安顺 561206； 2.中广核贵州黔西南普安太阳能有限公司 ，贵州  黔西 南州 561500  

〔摘 要〕介绍一起35kV地埋电缆分接头因受竖向拉力导致分接头绝缘击穿的故障分析、处理过程。

〔关键词〕35k；地埋电缆；分接头；分接箱；事故处理

一、简介

某风电场位于贵州安顺境内，工程采用24台单机容量2000kW的风力发电机组，风机轮毂高度80m，总装机容量为48MW，场内设置二回35kV地埋电缆集电线路汇流至升压站，经110kV变压器升压后输出电能。该风场设计35kV母线采用小接地电流系统方式运行。

二、事故前设备运行方式

1号主变运行正常，一、二回集电线运行正常，接地变运行正常，24台风机运行正常，线路输送有功负荷3.4MW，无功负荷为-1.1MW；SVG动态无功补偿装置及其他开关设备投入运行正常，电容器组热备用状态。

三、事故经过

该风场35kV集电一回线1#电缆连接头于2015年发生两次同一类型的故障。

2015年8月30日10时25分35秒，接地变出口断路器接地变保护装置报 “过流I段启动”动作信息，上位机报35kV接地变接地过流I段动作、35kV接地变304断路器分闸、110kV顶宁线108断路器分闸、35kV集电一回线301断路器分闸、35kV集电二回线302断路器分闸等事故简报发出。现场查看设备动作情况：确认110k顶宁线108断路器分位、35kV集电一回线301断路器分位、35kV集电二回线302断路器分位、35kV接地变304断路器分位、35kV动态无功补偿装置361断路器分位、1#场用电I段401断路器/403断路器分位，接地变“过流”保护动作，主变复压保护动作，35kV集电一回线、集电二回线高周解列保护动作，24台风机解列停机。

四、原因分析及检查

（一）35kV母线接地

结合保护及上位机告警，分析可能35kV母线发生接地故障。遂将35kV母线由热备用操作至检修状态，对35kV母线进行绝缘遥测（测量前将接地刀闸全部拉开），结果相对地、相对相绝缘值均合格，未发现明显异常现象，暂排除35kV母线接地的可能性。

（二）接地变本体绝缘不合格

结合接地变之前出现过运行声音较大，其本体固定连接螺栓绝缘层有破损曾处理过的经历，疑接地变在运行过程中连接螺栓产生微小位移导致接地变发生接地，便将接地变转为检修状态后对其本体进行检查，检查未发现异常，对接地变进行绝缘测量，高对地、低对地、高对低绝缘均正常，暂排除接地变绝缘不良造成接地变过流保护动作的可能性。

（三）110kV主变压器故障

通过对主变压器保护记录和运行数据查看分析，未发现异常情况；再次对主变压器本体现出进行详细检查，也未发现任何异常，初步判断应此次事故并非主变故障造成。

（四）35kV集电线路接地

结合保护动作情况，分析是否可能35kV集电线路发生短路或接地，造成35kV系统绝缘下降，致35kV系统接地产生接地电流流过接地变，导致接地变过流保护动作。但是综合保护动作范围，若 35kV集电线路发生接地等引起故障，首先是相应集电线路保护动作，相应集电线路断路器动作，不应导致110kV送出线路断路器跳闸。

在集电线路保护动作情况及运行数据检查时，发现集电线路零序保护未投入，随后对集电线路进行检查，将35kV集电二回线操作至检修状态，测量35kV集电二回线线路绝缘电阻值，因集电二回线上13台风机距升压站较远较分散，若需测量相间绝缘则需将箱变与集电线路进行隔离，工作量较大，为能较快查找故障，决定先带箱变测量集电线路相对地绝缘电阻值，结果相对地绝缘值合格，故暂时排除35kV集电二回线线路接地的可能性。

同样将35kV集电一回线操作至检修状态，对35kV集电一回线线路相对地绝缘电阻值进行测量，结果发现A\B\C相对地绝缘电阻值很小，趋近为0欧，便初步判断为集电一线电力电缆线路存在金属性接地。将故障锁定范围后，对集电一线上连接的11台箱变从箱变高压侧负荷开关处进行操作电气隔离，并对箱变高压电缆室电缆头进行检查，也未发现异常现象，再通过绝缘摇表对高压电力电缆线路进行绝缘检测，结果为B相对地绝缘明显不合格，绝缘值趋近为0欧，A、C两相对地绝缘正常，从而判断为集电一线B相接地故障，但集电一回线上有11台箱变圴为地埋电缆，1个电缆分接头，这导致接地点的查找工作量较大，经运维人员进行分析后，决定先检查最有可能出现故障又离升压站最近的电缆分接头，打开分接箱便有浓浓的“焦臭味”扑鼻喷出，整个分接箱内全是黑烟熏过的痕迹，且发现分接箱内B相分接头绝缘套已被击穿，确定了故障点。

（五）继电保护

通过对设备保护定值检查核对，发现集电线路零序保护定值整定不正确（偏小），在电网稍有波动时则引起集电线路零序保护动作而线路解列，现场为了减少零序保护误动作，暂将集电线路保护退出。且保护定值中，集电一、二线过流一段动作电流定值较大，当集电线路发生单相不完全接地故障时，故障电流未满足过流一段定值，过流一段未动作，而集电线路零序保护未投入，不能第一时间将故障集电线路切除。故障电流流经接地变，满足接地变过流一段定值，从而导致了接地变过流一段动作跳闸。保护定值设定，接地变过流一段动作时，同时联跳主变高低压侧断路器，导致保护越两级跳闸，故障停电范围扩大。

五、原因分析

根据保护动作情况、分接头击穿现象(电缆连接头有开裂纹且有毛刺），结合故障前设备运行方式，运行参数对比情况等分析该分接头绝缘套管击穿原因。首先判断因绝缘套管制造工艺问题而致其被击穿（电缆分接三相绝缘套管要求：设计工艺一致、且为同一厂家、同一批次、同一型号），经与电缆头生产厂家沟通后，排除因电缆头生产工艺问题而引起故障的可能；其次，结合两次故障发生的类型及故障电缆连接头有轻微裂纹的现象，与现场电缆预留情况，疑因电缆安装时预埋长度不够，回填土的下沉导致电缆地埋部分下沉电缆连接头长期受竖向拉力导致开裂，在电荷作用产生毛刺，放电现象一直存在，最终导致套管绝缘下降而被击穿。再次，保护定值整定不满足保护动作要求，导致保护越级动作。

电缆连接头（图）

六、故障处理

1.确定故障点后，及时联系电缆头厂家及相关专业人员，同时现场安排相关作业前准备，组织人员重新制作电缆头对击穿的套管三相同时进行更换。更换完毕后检测绝缘电阻值合格后，试送电成功，集电一线恢复正常运行。

2.对地埋电缆下方泥土进行夯实、填高处理（后期再未发生该事故，最终判断因电缆预留长度不够，长期受力导致绝缘击穿事故）。

3.联系有保护计算资质的相关单位，对集电线路保护定值重新整定，新定值整定完成后，利用继保仪模拟集电线路故障：（1）.模拟集电线路单相故障，故障电流未满足过流一段时，集电线路零序保护动作，接地变保护未动作，保护动作正确；（2）.模拟集电线路保护失灵。退出集电线路零序、过流一段保护，模拟故障电流满足接地变过流一段时，接地变保护动作，连跳主变低压侧动作，主变高压侧未动作，保护动作正确。

七、预防措施：

1. 工程建设期电缆敷设、电缆头制作等隐蔽工程作业应加强旁站监管，提升施工质量。

2、定期对集电线路进行巡视检查，特别关注接头处等薄弱环节，现场施工应结合现场实际情况进行分析，特殊情况特殊处理（如回填土应进行夯实后方可进行地进电缆填埋）。

3、 电缆预埋前放线应留足电缆长度余量，以防电缆线路整体下沉导致电缆连接头受力。

4、定期检查设备保护定值及压板，同最新保护定值单保持一致。

5、运维人员加强继电保护知识学习，若发生故障后能够快速隔离故障设备，恢复正常设备运行。

6、根据系统运行方式变化情况，必要时重新整定保护定值。

参考文献：

[1](DL／T596-2019)电力设备预防性试验规程

[2]GB／T 12706.3-2002《额定电压1kV(Um=1.2kV)到35kV(Um=40.5kV)挤包绝缘电力电缆及附件》