光伏电站箱式变压器高压电缆终端爆燃事故的分析与处理

光伏电站箱式变压器高压电缆终端爆燃事故的分析与处理

李辉和,于永生

山东电力建设第三工程有限公司  山东青岛  266100

摘要：本文介绍了某公司海外光伏项目在运行过程中出现的箱式变压器高压电缆终端爆燃事故现场情况、原因分析及事故处理方法，并提出预防措施，对户外高压电缆头的安全运行有着重要的指导意义。

关键词：高压电缆头  爆燃、预防措施

1  引言

某公司光伏电站是乌兹别克斯坦政府发布的该国第一个新能源电力项目。光伏区域共设计安装容量132.23679MWp，光伏组件数量292236块，光伏箱变19台。光伏区箱变高压侧电缆三台为一组连接至33kV E-house高压开关柜PV feeder 开关。所有箱变为国内某生产厂家成套供货。高压电缆终端采用35kV內锥插拔式电缆终端，高压电缆终端材料为冷缩式制作工艺。

2  事件过程描述

2021年09月14日凌晨某电力施工公司海外光伏项目33KV E-house接地变过流保护动作跳闸，联跳33kV E-house电源进线开关、厂用干式变开关、33kV E-house 所有PV feeder 开关。经对现场设备检查发现光伏区9号箱变高压侧进线电源G3盘柜有燃烧迹象，根据现场痕迹判断进线电源G3盘柜高压电缆C相接头绝缘击穿，对盘柜外壳放电，导致33kV E-house接地变动作跳闸（附E-house电气设备系统图）。

2.1  保护动作及后台监控检查

33kV接地变保护过流保护动作跳闸后，联跳33kV E-house电源进线开关、厂用干式变开关、33kV E-house 所有PV feeder 开关。

故障时后台采集到电流波形图：由图可知箱变故障C相电流148A，而PV feeder 过流保护III段定值：800A，0.8S；过流II段保护定值：3000A，0.4S；零序过流I段定值：33A，0.1S；开关未达到过流动作值。

2.2  现场检查

设备跳闸后现场组织人员首先对E-house盘柜设备进行检查，发现33kV接地变过流保护动作跳闸，E-house进线开关跳闸，所有feeder开关跳闸；对盘柜外观检查无异常，室内无异常气味。对接地变进行检查未发现异常。

随后对光伏区各带电箱变进行检查，发现光伏区9号箱变高压仓侧存在燃烧迹象，将箱变高压侧箱体门打开后发现高压柜本体已经发生过爆燃。

通过以上问题判断为9号箱变故障，导致33kV接地变盘柜首先跳闸，33kV进线开关跳闸，所有feeder开关跳闸（8号、9号、10号箱变开关为feeder 2）。

检查箱变的变压器仓未发现损坏迹象；检查箱变低压柜仓，只发现通过电缆槽盒吹到低压仓的部分燃灰，未发现有设备损坏。

2.3  检查结果

    通过以上检查发现此次事故造成了箱变高压仓的设备发生损坏。通过进一步观察损坏情况，判断为高压侧进线盘柜的C相高压电缆终端首先发生了绝缘击穿，导致电缆对盘柜外壳放电，并将盘柜侧壁击穿及发生电缆的爆燃。随后在高温的作用下，导致相邻B相与A相电缆发生爆燃损坏，进一步造成设备的高温损坏。

3  原因分析

此光伏区9号箱式变压器于2021年5月完成就位工作，2021年6月底完成箱变设备的相关实验；2021年8月初完成33kV高压电缆的连接工作及高压电缆的耐压试验，以上设备及电缆实验均合格。9号箱变安装期间，未发现异常。2021年8月29日完成箱变的受电，2021年8月29日完成9号箱变的并网工作。

光伏区9号箱变从8月29日第一次受电至9月14日出现故障前，运行正常。

针对现场实际情况，召开了现场事故调查分析会，对电缆终端放电爆燃发生的各种可能原因进行了充分交流和探讨。会议认为造成电缆终端放电原因为电缆终端制作过程中的质量问题，具体包括：一是环境因素，当地6、7、8月份风沙较大并且气温较高，高压电缆终端制作的工作环境又置于光伏场区属于户外，现场环境中不容易控制温度、湿度、风沙颗粒以及操作人员汗水等原因使电缆终端绝缘可能受到污染导致破坏。二是电缆终端现场制作人员在现场操作过程中，可能造成对电缆绝缘层的微小损害。

4  解决方案

4.1 将光伏区19号箱变与发生故障的9号箱变对换，首先恢复并保证PV8-PV10区的并网发电。

4.2 对设备停电，将所有高压电缆终端外观进行检查，无异常；设备恢复送电后对电缆接线位置进行声音检查，已恢复送电设备无杂音、无放电现象，检查盘柜及相关电缆终端位置温度无异常变化。 现场进一步加强已运行设备的巡检工作。

4.3 与现场设备厂家共同确认相关损坏设备，并形成需采购更换清单，进行相关设备采购并进行现场设备的更换工作。新的盘柜及配件到场后，经过严格的安装调试工作后正式并网发电。

5  总结与提升

    由于35kV电缆终端爆炸的危害很大，本次事故不仅电缆头本身报废，还造成其附近的电缆及设备损坏，从而影响正常发电。如果附近有人还会造成人身伤亡事故。因而对户外高压电缆终端的制作安装过程及运行进行预防是非常必要的。

通过本次事故分析，认为高压电缆终端爆燃事故的预防措施，主要包括以下三个方面：

5.1 电缆终端材料的制造及运输：厂内材料生产质量控制也是影响电缆终端头安装质量好坏的重要环节。在很大程度上，电缆终端最终质量取决于附件的设计、生产质量。要加强厂内质量监督及产品的验收，保证发出的所有材料必须是合格的。材料运输中要注重包装质量的控制，由于本项目所有材料全部有国内发货到国外，中间需要进行车辆的转换，如果材料包装不合格将势必在装卸车中对材料造成伤害。

5.2 现场制作过程控制：由于內锥插拔式高压电缆终端制作工艺复杂，且电缆终端附件均在现场制作安装，为保证电缆终端现场安装质量，要特别重视其现场安装制作的环境条件。通过现场实践证明，最好是搭建临时工棚用以隔离风沙、水汽等，并采取加热、通风、排湿等措施以保持工棚内的温度、湿度，使施工环境条件达到施工工艺要求，再进行施工，当环境条件不满足安装工艺要求时不应勉强施工作业。另外，安装制作则必须由专门的、技术熟练的操作人员进行，且施工中的关键工序应指定熟悉安装工艺的专人负责监督。

6  参考文献：

傅开伟,唐荣海，黄永清.[220kV电缆户外终端头爆炸事故分析与处理] [杨毅]《铝加工》.出版地：重庆，出版者：中国有色金属工业协会 2014年第3期