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1、2012年新疆电力行业专业技术监督工作会议论文一起35kV电缆头着火故障分析新疆博尔塔拉电业局 王红涛 杨瑞祥摘 要 220kV皇宫变电站35kV出线侧电缆头主绝缘击穿发生着火，通过对电缆头材料、制作工艺及周围环境等综合因素分析着火故障产生的原因。关键词 电缆；热缩；交联聚乙烯；交流试验前言220kV皇宫变电站35kV I、II母分段运行，1#主变带35kV I段母线运行，2#主变带35kV II段母线运行， 35kV皇城线、皇托线运行于35kV I母；2#电容器运行于35kV II母。35kV皇城线电流互感器运行变比为600/5，当时皇城线负荷为11640kW，电流为194A。1.事故经过2
2、011年7月7日13：25分，220kV皇宫变电站运行人员听到围墙外有异常响声，巡视发现围墙外35kV线路第一基杆塔上电缆头着火，初步判断是35kV皇城线线路第一基杆塔电缆头着火。查看后台监控机发现35kVI母电压B相为1.46kV，查看35kV皇城线监控界面，电压显示1.5kV。向调度汇报35kV皇城线3543线路变电站外第一基杆塔电缆头着火后随即手动拉开35kV皇城线3543断路器，并将皇城线转为检修状态。2.事故调查及现场情况220kV皇宫变电站位于精河县城西郊，主要承担博州全州用户供电及水电上网任务，其35kV设备在户内高压室，出线为电缆引出至第一基杆塔，后续为架空线路， 220kV皇
3、宫变电站35kV皇城线出线电缆出厂日期2002年10月，2003年1月18日投入运行，电缆头制作采用热缩工艺，电缆型号为：YJV22-3240,生产厂家：特变电工股份有限公司新疆线缆厂，由盛源公司负责施工，经现场实地检查发现：35kV皇城线出线第一基杆塔电缆头B相热缩管根部明显烧损，交联聚乙烯绝缘已烧熔碳化，烧熔处已露出裸铝，金属屏蔽层与电缆绝缘粘连变形，绝缘已碳化，部分绝缘附着与缆芯三相电缆热缩套大部分已烧熔，由于本次电缆头烧损较严重，程度较深，以致电缆绝缘粘连，对电缆头的工艺已无法取证。烧熔后的电缆头3.事故原因分析根据事故现场电缆的损伤程度判断，事故过程首先是由B相发生主绝缘击穿起火，从
4、而使A、C相因燃烧导致绝缘损伤，因事故电缆终端损毁严重，所以对其安装细节及工艺无法考证，导致电缆绝缘击穿的原因可从如下几个方面分析：3.1电缆质量 10kV、35kV电缆属中高等级电缆，该等级的交联聚乙烯电缆在国内早已大量使用，属相当成熟产品，一般正规的电缆生产厂家均能保证其生产工艺的要求，虽然此前投运的电缆均只做直流耐压试验，未做交流耐压试验，但是从我们遇到的电缆故障实例以及相关资料中电缆故障的统计数据都能说明因电缆产品质量引发故障的可能性都很小。3.2电缆终端附件质量故障电缆终端选用热缩电缆附件，同该电压等级的电缆一样，也属成熟产品。因其必须在电缆敷设完成后现场组装完成，受安装质量的影响，
5、所以附件的制造质量不能得到单一呈现，但就我们所了解的新疆十多年的运行使用经验，未得到某厂或某批次电缆终端附件产品频发故障的信息。3.3终端附件安装工艺如前所述，热缩附件必须在现场进行组装，施工质量受环境和安装人员的因素较大，安装工艺不良，就会导致电缆发生故障，原因有三：其一，电缆终端存在固有的绝缘薄弱点。从电缆终端的结构而言，电缆头制作时，需要将金属屏蔽层和绝缘半导体层切断，因不均匀电场的分布特性，导致在断口处轴向电场特别强。产生电应力集中现象，如图所示。而交联聚乙烯绝缘材料在极强的电场作用下损耗增大，电老化就会加速，绝缘劣化机会加快。其二，为了防止电缆不过早被击穿，终端结构中设计有应力控制胶
6、、应力控制管等部件用以分散控制电应力，使之达到安全值，保证其使用寿命，而且各部位的尺寸及安装工艺都作了严格的要求，应力处理也是热缩电缆头制作工艺的关键。电缆头制作时，如果控制不当，很容易造成绝缘击穿。其三，热缩时必须保证管子在周围方向充分均匀的收缩，管子热缩以后，表面应光滑、无皱纹、无气泡。因空气介电常数小，所承受的场强较高，易引发局部放电，造成绝缘损坏。再者，由于热缩电缆附加采用热熔胶进行密封。将管与管、管与金属紧密粘接堵住潮气的进入。但是热缩管与交联聚乙烯材料热膨胀系数不一致，因此在电缆长期运行期间，随着电缆的发热或冷却，两种材料难免分离形成间隙也能引发局部放电。 3.4天气及线路负荷20
7、11年7月7日13：25分，正值夏日高温高负荷时期，精河县最高摄氏温度达35，且皇宫变电站位于戈壁滩之上，周围环境温度甚高，地表温度高达45以上，再加上由于中午高温天气致使当时线路负荷处于高负荷状态。通过现场电缆头粘连状态分析可推测，当时三相线路负荷处于不平衡状态，B相线路所承载的负荷处于高负荷状态，加上周围高温环境影响，致使B相电缆头最终引发着火现象。综上所述，就此次事故而言，绝缘击穿点位于终端应力集中区，因此我们认为电缆附件安装制作时的应力控制工艺存在问题是造成故障的主要原因。4.结论根据以上分析，我们认为此次电缆事故主要原因是电缆终端附件在安装制作过程中，由于屏蔽切断处应力处理工艺不良加
8、上高温高负荷的影响而引起的着火现象。在实际工作中，电缆的故障类型和故障原因是多种多样的，电缆故障产生的根源一般是积患已久和管理不善，所以，只要提高相关人员的主观认识，采取得力措施，精心维护，积极预防，电缆事故是可以减少甚至杜绝的。预防电缆故障的技术措施一般有以下几点：1. 选择合适的电缆类型 2. 改进电缆终端制作工艺3. 选择电缆通道应避免因腐蚀引起电缆故障4. 监视负荷电流，预防过负荷产生绝缘击穿5. 电压及负荷检测5.结束语电力电缆是电力系统运行中的重要设备，从经济性和对电网的稳定性来说都起着非常重要的作用，在日常运行维护及定期开展的例行试验中，应充分利用各种检测试验手段对电力电缆进行检
9、测，尤其应加强定期对电力电缆的交流耐压试验试验力度。在电缆投运后，加强绝缘技术监督，做到如下几点：（1）定期对电力电缆进行泄漏电流测试，密切关注电缆泄漏电流的变化。（2）定期对电缆头进行红外热成像检测。（3）加强设备管理工作，建立电缆设备档案。（4）鉴于热缩电缆头制作的人为因素影响较大这一问题，我们建议今后除在加强电缆头制作工具和人员技能的培训外，还可以选用冷缩电缆附件进行有意试用，从而积累这方面的运行经验。参考文献电线电缆材料高级工 基础知识培训教材 沈阳电缆厂 1992年版电力电缆实用技术 于景丰主编 中国水利水电出版社 2002年版电缆线路的维护及故障处理 潘绍询编著 中国铁道出版社 2000年版电力工程电缆设计规范 GB 50217-94电气设备交接试验标准 GB 50150 电力设备预防性试验规程 DL 596 投稿专业单位姓名联系电话备注高压绝缘博尔塔拉电业局王红涛15009092175博尔塔拉电业局杨瑞祥13999776977
