基于多诊断流程的电力电缆终端发热缺陷异常分析与处理

基于多诊断流程的电力电缆终端发热缺陷异常分析与处理

李洪涛

国网青海省电力公司检修公司 青海西宁 810000

摘要：电力电缆是电网中重要的一次电力传输设备，在电力系统及城市配电网中使用广泛，常会由于各种故障造成温度升高，从而导致电缆过热或绝缘老化，因此，检测人员对电缆定期进行温度的监测尤为重要。本文通过一起电缆终端的异常发热缺陷，结合电缆的多诊断流程逐一进行故障原因分析，排除干扰因素，并通过后期解体检查和相关试验验证，对绝缘层结构为交联聚乙烯的电缆异常发热原因得出结论。

关键词：电力电缆；多诊断流程；发热缺陷；分析与处理

Abstract:Power cable is an important primary power transmission equipment in the power grid. It is widely used in power systems and urban distribution networks. It often causes temperature rise due to various faults, which leads to overheating or insulation aging of the cable. Therefore, the inspection personnel regularly perform Temperature monitoring is particularly important. This article analyzes the cause of the failure one by one through the abnormal heating defect of the cable terminal, combined with the multi-diagnosis process of the cable, eliminates the interference factors, and passes the post-disassembly inspection and related test verification, and the insulation layer structure is the cause of the abnormal heating of the XLPE cable. get conclusion.

Keywords: power cable; multi-diagnostic process; heating defect; analysis and treatment

1 概述

电力电缆在电力输、配电系统中的作用至关重要，往往因制作工艺不良、使用材料不当以及电场分布不均匀而导致缺陷。电缆线路的薄弱环节是终端头和中间接头，在电缆的长期运行中，常因各类故障造成温度升高，从而导致电缆过热或绝缘老化。当发现电缆故障时，采用红外热成像检测、高频局放检测、电缆外护层接地电流检测等多种诊断手段综合判断电缆内部缺陷，准确地查出故障原因并予以消除尤为必要，对电缆定期进行温度监测是电缆状况好坏的重要参考指标。多诊断流程综合运用电缆的各种检测手段，按检测手段的先后顺序形成诊断流程，即多诊断流程，为电缆终端发热缺陷故障判别具有实际性的指导性意义。

2 电缆故障分析

2.1 概述

2019年04月02日，某330kV变电站#3所用变35kV侧户内电缆终端伞裙底部有电压致热型发热缺陷，随后进行停电处理后试验发现#3所用变电缆A相绝缘电阻值较B、C两相偏低，交流耐压试验通过，电缆A相绝缘电阻值耐压前后变化较大且存在明显发热现象，最高温差达15K(电压致热型，耐压52kV时)，#3所用变35kV侧户外电缆终端均随耐受电压值的升高有明显温升。

2.2 试验具体情况

红外测温初步判定#3所用变A、B、C相户内电缆终端伞裙底部区域存在电压致热型发热缺陷，红外测温图谱如图1所示：

图1 #3所用变A、B、C相户内电缆终端伞裙底部发热

根据同相设备之间对应部位的温差进行比较分析，35kV #3 所用变A、B、C相户内电缆终端伞裙底部存在发热，温差已超出0.5～1K范围,定性为电压致热型危急缺陷。

结合电缆外护层接地电流检测及高频局放检测综合分析，电缆外护层接地电流检测数据合格。在发热电缆终端外护层接地引线处测取的异常放电信号，存在明显对称性，且异常信号峰值时间间隔为20ms，即在相位上存在50Hz相关性。高频局部放电信号如图2所示：

图2 #3所用变35kV侧户内电缆高频局部放电检测

因检测过程中未检测到空间异常放电信号，则判断#3所用变户内电缆终端发热部位绝缘受损，内部存在局部放电，从而引起发热现象，并发出局部放电信号。

2.3 电缆终端异常分析与解体检查

对 #3所用变35kV侧户内发热电缆终端检查处理，伞裙内部、应力锥、半导电层、金属屏蔽层未发现明显异常放电痕迹，主绝缘对应发热点处均存在不平整凹痕，如图3、图4、所示：

图3 半导体倒角不平滑 图4 不平整凹痕

电缆主绝缘打磨处理并重新制作电缆终端，绝缘电阻测试A相绝缘电阻测试数据较B、C两相数据偏小，三相数据有明显差异，随即进行交流耐压试验，试验通过，但升压过程中#3所用变A相、B相、C相户外（靠35kV设备区）电缆终端底部伞裙处随耐压电压值的升高而温度变高，户外电缆终端底部伞裙处热像图如图5所示：

A相发热温度25.6℃ B相发热温度18.1℃ C相发热温度23.5℃

图5 户外电缆终端底部伞裙处热像图

#3所用变35kV侧A、B、C相户外终端（耐压时发热端）解体检查，检查情况如图6所示：

图 6 #3所用变35kV侧A、B、C相户外终端（耐压时发热端）解体检查

伞裙内部、应力锥、半导电层、金属屏蔽层未发现明显异常放电痕迹。电缆终端三相主绝缘均存在不平整凹痕，半导体层均未做倒角处理，且铜屏蔽均未均匀环切，铜屏蔽切口粗糙。

由于A相电缆终端伞裙表面脏污严重且材质劣化，伞裙根部存在开裂趋势，如图7所示：

图7 A相户外电缆终端外护套伞裙脏污严重且材质劣化，伞裙根部存在开裂趋势

因此判断绝缘电阻值低是由户外电缆终端伞裙表面脏污、受潮后导致潮气淅入电缆终端导致。重新制作电缆终端后进行#3所用变35kV侧电缆A、B、C三相交流耐压试验，电缆耐压52kV，试验通过，三相电缆耐压前后的绝缘电阻值无明显变化，均大于100GΩ，耐压过程中红外测温未发现明显发热现象。

3 结论

通过现场电缆终端解体检查及相关试验验证，得出以下结论：

3.1 #3所用变35kV侧户内/户外电缆终端外护套材质劣化，且表面积污严重，外护套伞裙根部存在开裂趋势，长期以来外护套伞裙积污吸潮，潮气淅入电缆终端内部，导致电缆终端主绝缘与铜屏蔽层之间形成高电阻接地，使电缆绝缘水平降低。

3.2 电缆终端制作工艺粗糙，电缆终端主绝缘表面均不平整，在终端制作时未将主绝缘进行打磨处理，电缆终端半导体层均未做倒角处理，铜屏蔽未均匀环切且切口粗糙，导致电缆在运行过程中电场集中，从而使电缆终端产生电压致热型缺陷。

结束语

本文通过对某330kV变电站的故障电缆终端发热缺陷分析，在分析过程中采用电力电缆红外热成像检测、高频局放检测、电缆外护层接地电流检测等多种诊断流程对干扰因素进行排查，分析出引起本次电缆终端发热的原因并得出结论，为电缆终端的隐患排查提供技术依据，便于及时有效地排除电缆终端发热因素，确保电力电缆的安全稳定运行。

参考文献:

[1] 王伟等编著.交联聚乙烯(XLPE)绝缘电力电缆技术基础[M]. 西北工业大学出版社,1998

[2]赵荣昌.查找电力电缆故障的方法和体会[J].广东输电与变电技术.2005(02)