《交聯(lián)電纜頭擊穿故障的解析》

1、交聯(lián)電纜頭擊穿故障的解析 交聯(lián)聚乙烯電力電纜（簡稱交聯(lián)電纜），由于其良好的電氣性能和機(jī)械性能已越來越多地應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，并在中壓系統(tǒng)中大有取代油浸紙絕緣電纜的趨勢(shì)，但也存在著一些不足的方面，如透水性比油浸紙電纜大，耐電暈比浸漬紙電纜低，防火性能比浸漬紙電纜差（特別是普通交聯(lián)電纜）。 交聯(lián)電纜頭的制作工藝簡單，一般采用有熱縮性的橡膠材料制作，具有耐油、阻燃、不受溫度影響等特點(diǎn)，使用壽命較長。但是該類電纜頭擊穿故障也時(shí)有發(fā)生，例如我們幫助焦作電廠處理了2起交聯(lián)電纜頭擊穿的故障。 1.故障情況 1次是4#高爐配套6kv中心高配室的噴煤1#段出線柜的電纜頭，電纜型號(hào)為yjsbv8.7/10kv 31

2、20。此電纜全線沿電纜溝敷設(shè)，2001年10月投用。2003年4月15日該6kv配電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，故障點(diǎn)在電纜頭的b相銅鼻子下端不遠(yuǎn)處。故障點(diǎn)處的熱縮套管已燒焦發(fā)黑，故障相絕緣嚴(yán)重?fù)p壞，當(dāng)時(shí)控制室光子牌信號(hào)亮，警鈴響。噴煤1#段出現(xiàn)真空開關(guān)跳閘，嚴(yán)重影響了噴煤的正常生產(chǎn)。 另一次是熱力車間6kv高配室6672#進(jìn)線柜進(jìn)線電纜頭，電纜型號(hào)為yjv8.7/10kv 3240。該電纜中間有一小部分是露天橋架敷設(shè)，其他均為沿電纜溝敷設(shè)。2002年4月3日敷設(shè)完投用。2002年12月7日總降6kv 1#段系統(tǒng)發(fā)生了單相接地故障，同時(shí)發(fā)現(xiàn)光子牌的指示燈間斷地閃爍。在操作人員還未查出故障點(diǎn)時(shí)，667

3、2#進(jìn)線電纜頭在系統(tǒng)過壓的情況下被擊穿，電纜頭擊穿造成了巨大的沖擊，造成不少用戶瞬間失壓跳閘。 從2起電纜頭擊穿故障的情況來看，這2根電纜使用時(shí)間都不長，大多屬于制造質(zhì)量問題（包括工藝、材質(zhì)和管理等），2個(gè)電纜頭擊穿的地點(diǎn)均在柜坑內(nèi)，不存在外力損傷的情況。從事故現(xiàn)場(chǎng)情況分析，2起故障都可能是電網(wǎng)過壓造成電纜頭絕緣擊穿而致。對(duì)于交聯(lián)電纜頭的過壓保護(hù)問題，筆者查閱了gb5016891規(guī)范和其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均未有此項(xiàng)規(guī)定。 2.運(yùn)行電纜承受的過壓 2.1單相接地弧光過壓 電力系統(tǒng)的接地方式有3種：中性點(diǎn)接地系統(tǒng)、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)。在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，單相接地故障允許系統(tǒng)持

4、續(xù)運(yùn)行2h。當(dāng)系統(tǒng)對(duì)地電容電流達(dá)一定值時(shí)，就會(huì)發(fā)生間歇性電弧熄滅、重燃的多次重復(fù)過程，從而引起單相接地弧光過壓，電壓值為34p.u.。單相間歇性電弧故障產(chǎn)生的過壓值高低一般隨接地方式不同而異。中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)3.5p.u.；中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)3.2p.u.；中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)2.5p.u.。 2.2諧振過壓 當(dāng)電力系統(tǒng)開斷負(fù)荷線路之后，若系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)突變，母線的對(duì)地電容與系統(tǒng)中的非線性電感之間有可能產(chǎn)生諧振過壓，這種諧振過壓的幅值不高，一般在1.53p.u.，且諧振時(shí)間較長。 2.3操作過壓 在電力系統(tǒng)中由于操作或發(fā)生故障時(shí)，使電容、電感等儲(chǔ)能元件發(fā)生突變，引起電壓發(fā)生振蕩而產(chǎn)生操作過

5、壓。操作過壓水平過高，將危及設(shè)備絕緣。操作過壓的大小與系統(tǒng)接地、容量及參數(shù)、中性點(diǎn)接地方式、斷路器性能、母線出線回路數(shù)以及系統(tǒng)運(yùn)行操作方式等有關(guān)。我們?cè)陔娏ο到y(tǒng)設(shè)計(jì)中采用的計(jì)算用的最大操作過壓水平如表1所示。 表 1 設(shè)計(jì)計(jì)算用操作過壓水平35kv及以下（ 低電阻接地系統(tǒng) ） 3.2p.u. 66kv及以下（ 除低電阻接地系統(tǒng)以外 ） 4.0p.u. 110220kv（ 有效接地系統(tǒng) ） 3.0p.u. 330kv（ 有效接地系統(tǒng) ） 2.2p.u. 500kv（ 有效接地系統(tǒng) ） 2.0p.u. 2.4雷擊過壓 室內(nèi)電纜頭直接承受雷擊過壓的概率很小，但有可能承受感應(yīng)雷擊過壓。 3.交聯(lián)電纜的

6、耐受過壓水平和試驗(yàn)電壓水平 35kv及以下電壓等級(jí)交聯(lián)電纜的耐受過壓水平和試驗(yàn)電壓水平如表2。 表 2 過壓水平和試驗(yàn)電壓水平 系 統(tǒng) 方 式 uo / u 耐壓出廠 交流試驗(yàn)值 系統(tǒng)最高過壓水平 6kv大電流接地系統(tǒng) 3.6 / 6 1 1 1 2 .7 6kv大電流接地系統(tǒng) 6 / 6 1 5 1 5 .9 10kv大電流接地系統(tǒng) 6 / 10 1 5 2 1 .2 10kv大電流接地系統(tǒng) 8.7 / 10 2 2 2 6 .5 35kv大電流接地系統(tǒng) 21 / 35 5 3 7 4 .8 35kv大電流接地系統(tǒng) 26 /35 6 5 9 3 .5 由表2可知，交聯(lián)電纜出廠時(shí)的耐壓試驗(yàn)值均

7、低于電纜應(yīng)耐受的最大過壓水平。 另外交聯(lián)電纜直流耐壓交接試驗(yàn)電壓值為4u0，折算為其交流耐壓試驗(yàn)值為1.67u0。不足電纜出廠試驗(yàn)電壓值的70%，這種交接試驗(yàn)根本無法反映電纜本身的絕緣水平，對(duì)于檢驗(yàn)電纜絕緣損害也存在較大的缺陷，只能作為電纜能否投用的依據(jù)。 目前交聯(lián)電纜的交接試驗(yàn)電壓值低的主要原因有：一是目前尚無一種便于現(xiàn)場(chǎng)使用的交流試驗(yàn)設(shè)備；二是過高的直流耐壓會(huì)導(dǎo)致在有水樹的塑料絕緣電纜中聚焦空間電荷，如緊接著在交流電壓下運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致局部放電產(chǎn)生“電樹”，引起絕緣不可逆。試驗(yàn)電壓越高，次數(shù)多了，電纜受到的損害越大，壽命越短。 從上面可知交聯(lián)電纜一旦敷設(shè)好后，目前的試驗(yàn)手段無法真正知道電纜的整

8、體絕緣情況。然而電纜頭是電纜線路中不可缺少的組成部分，但又是整個(gè)電纜線路的薄弱環(huán)節(jié)。 4.防范措施 安裝電纜頭時(shí)要保證有可靠的密封，因?yàn)橹谱麟娎|頭時(shí)電纜外屏蔽切斷后會(huì)引起切斷外電場(chǎng)畸變。 絕緣的電氣性能要可靠，半導(dǎo)電屏蔽層要刮干凈，外界的水及導(dǎo)電介質(zhì)不得侵入，否則容易引起爬電。 定期對(duì)電纜頭進(jìn)行檢查，尤其是三叉口處的灰塵要及時(shí)清除。 對(duì)熱縮材料進(jìn)行加熱時(shí)，火力不要集中一點(diǎn)，盡量避免過熱使套管變質(zhì)。加熱時(shí)應(yīng)從熱縮管的中部均勻加熱向兩端收縮，排出管內(nèi)殘留空氣。 電纜頭做好后安裝接線時(shí)，引線不能多次被彎曲、扭轉(zhuǎn)。 5.結(jié)束語 我國目前交聯(lián)電纜的電壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)還是比較低的，有些電纜存在的缺陷未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，電纜頭制作或安裝過程中存在的有些缺陷在試驗(yàn)時(shí)無法反