电力电缆终端击穿故障的分析与处理

电力电缆终端击穿故障的分析与处理

韩超

内蒙古电力（集团）有限责任公司巴彦淖尔供电分公司  内蒙古自治区巴彦淖尔市杭锦后旗015400

摘要：随着我国社会经济水平的不断提升，我国电力行业发展的脚步逐渐加快，然而电力电缆因其绝缘性能优良、占地小、送电安全可靠等特性，已广泛用于输变电系统，电缆使用率逐年提升。电缆线路中最关键但最薄弱的环节是电缆终端接头处，电缆终端发生故障时，故障定位查找及处理时间长，甚至可能造成故障扩大，造成较大的经济损失，威胁电网的安全运行。

关键词：电力电缆；终端击穿故障；措施

引言

变电站内交联聚乙烯电力电缆终端制作工艺不良而导致主绝缘击穿的典型故障事件，并介绍了电力电缆终端故障产生原因及防范措施，旨在提高电缆终端制作工艺水平，同时有针对性地提出了防止类似事故发生的措施和建议。

1电缆终端故障原因分

1.1电缆终端制作过程缺陷

电缆终端安装过程中，通常使用刀具剖切，这会在电缆绝缘表面留下气隙缺陷，由于气隙内部并不完全是空气区域，其内壁残留着大量绝缘介质的末端毛刺，这些毛刺填充在气隙内使空气区域缩小。由于电缆绝缘材料的相对介电常数εr相比空气大得多，击穿电场强度要更高，因此局部放电只能发生在毛刺周围狭小的空气区域。投运初，局部放电电量很小，但频次较密，一般不宜检测到，随着运行电应力的作用，毛刺周围的微小气隙重复发生着局部放电并不断烧蚀周围的毛刺，毛刺区域逐渐碳化形成一个更大空隙。随着空气隙的变化，会出现明显的局部放电特征。虽然整个局部放电发展过程缓慢，但是随着局部放电的不断发展，导致气隙缺陷变化，进一步加剧了局部放电的发展，如此恶性循环导致绝缘烧蚀度和局放量逐渐增加，最终发展到一定程度后在电场作用下绝缘崩溃击穿。

1.2局部放电对硅油的影响

局部放电会使硅油分解和劣化，分解出一些气体（如氢、氮、氧和烃类气体等），并产生一些固态的聚合物。另外应力锥材料在正常老化过程中产生的气体也会进入到硅油中，这些新分解出的气体又加入到电离过程中去，使电离进一步加剧。气隙电离会产生O3、NO、NO2等气体，O3是强氧化剂，很多有机绝缘物会受到其氧化侵蚀，当遇到潮气时还可能生成硝酸或亚硝酸。气泡的电离通过上述多种效应的综合，将附近的绝缘物破坏、分解，并沿电场方向逐渐向绝缘层深处发展，最终导致绝缘系统被贯通击穿。

1.3寒潮对电缆终端的影响

故障前环境温度在24h内骤降，晚上电缆又是小负荷运行，电缆终端受其影响，硅油黏度陡增，油中气隙增大增多，局部放电也愈加严重，场强畸变更加严重，而绝缘介质在低温下稳定性差，介电强度明显降低，绝缘性能下降的电缆主绝缘在电场的畸变作用下激发对地贯穿放电，强大的对地短路电流使电缆头爆裂，终端脱落，硅油燃烧，电缆终端环氧筒和椎体崩裂并对GIS外壳形成撞击。

1.4电气性能

硅油的电气性能有击穿电压、介质损耗因数、相对介电常数、体积电阻率和析气性等。在强电场作用下，硅油的部分烃分子因电场力作用而发生裂解产生气体，所产生的气体以微小的气泡从绝缘油中析出。如果小气泡的数量增加到一定程度，多个小气泡会相互连接而形成大气泡。由于气体与硅油之间的电导率差异较大，在强电场的作用下，绝缘油中则可能产生气隙放电现象，导致绝缘系统的破坏。

2电力电缆故障的防范措施

2.1做好电力电缆工程设计

电力电缆的失效不能仅仅作为事后处理，必须事先做好防范。针对电力电缆的失效原因和故障类型，采取相应的预防措施，保证电缆的安全，尽量减少或避免发生故障，延长电缆的寿命。电力电缆工程的设计，包括额定电压、载流量、线路走向、敷设方式等方面，这是确保电力电缆安全运行的首要环节，并且在选择电缆时，要根据相关规范和设计规范进行选择。对于电缆的额定电压，U0值是一个很重要的数字，它的绝缘厚度和电特性测试值都由U0决定，而不能单纯用系统电压来表达，要充分考虑网络的接地模式和故障截断时间。在同一系统电压条件下，不同的电力网络运行状况下，线缆U0的数值也是不同的。对于中线绝缘，应选用U0值较高的电缆，并预留一定的绝缘余量，以保证系统的安全使用。在选择电缆截面和流量时，应充分考虑天气、温度、电缆埋深等因素对电缆的影响。其次，多根电缆并排运行时，会产生大量的发热，为了避免过高的工作环境温度，降低电缆的负载，在进行设计时，要尽可能地少埋电缆，尽量采用电缆沟或隧道的形式。在线路走向上，应尽量避开强腐蚀、易受机械损坏、震动强烈区域、防止电缆的内护套受震动而产生疲劳，并尽量避开易燃易爆场所。此外，在电缆线路的设计中，要充分考虑防火、防火的问题，以避免电缆的着火，避免电缆的连接部位发生爆炸而引起的火灾。

2.2规范状态检修管理方法

操作者应严格遵守电力电缆的有关规定，认真学习其相关的技术知识，熟练掌握操作规程，注意电缆的无负载变压问题，保证电压的稳定，并且即使在空载状态下，也能保证变压器的传输电压不变。通常，对电力电缆进行检修时，存在安全隐患，尽管有直流保护装置，但操作不当还是会造成危险，因此，工作人员要严格按照有关规定进行操作，确保电缆运行的安全、有效。同时，在检修中也要注意倒闸的问题，相关人员必须认真填写倒闸作业单，严格按标准检查设备进行维修工作，确保电缆的安全，有效的工作。此外，对终端的严格管理也非常重要。在实际运行中，适当释放负载电压，进行接地线的接地线时，应注意操作规范，合理使用设备和工具，以保证接线精度，促进后续的工作。定期安排维修人员巡视和维修，强化管理，并对每个员工实行责任制。

2.3做好危险源管控

在日常工作中，操作人员要对辖区内的电力电缆进行动态评价。预先判断并阻止可能的机械及外力损伤及火灾危险，并观察暴露于户外的电线是否会受到风吹日晒而导致绝缘老化。对电缆敷设周边的潮气湿度进行监控，尤其是在多雨、雪的地方，是否会因潮湿而导致绝缘下降。另外，在使用高峰时段，应定期对线路的负载及电流进行监测，以防止对线路的冲击损害

2.4加强日常运行维护工作

正确的工作态度、过硬的技术素质、科学的工作方式是电力电缆系统安全运行的根本保障。在发生故障前，应加强对电力电缆的日常操作和维修，主要对电力电缆的操作进行监控和巡视，这样能尽早发现问题，将事故消灭在萌芽阶段，就算出现问题，也能在最短的时间内，找出问题的原因，让电力尽快地恢复。为了避免在缆线上方挖掘而造成电缆损坏，在开挖过程中，应由专业的电缆保护人员进行保护，并将相关的注意事项告诉施工人员。同时，要定期清理电力电缆沟、终端头和瓷套，如有积水、有空隙，应及时添加同等质量的绝缘材料。其次，如发现电缆外部局部有烧焦现象，应考虑有无外伤，并对其进行电流分析，若电流达不到要求，则要重新分配负载或全部换线。

结语

变电站使用单芯电缆，且电缆终端为外包单位现场制作，工艺质量难以保证，建议变电站加装消弧线圈，有效补偿故障电流，使接地故障迅速消除而不至于引起过电压，有效防止事故范围扩大。

参考文献

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