35 kV電纜終端放電及隱患排查方法分析

帥 勇，李應(yīng)武，楊蓉，謝 佳

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司常德供電分公司，湖南常德415000；2.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司益陽(yáng)供電分公司，湖南益陽(yáng)413000)

35 kV電纜終端放電及隱患排查方法分析

帥 勇1，李應(yīng)武1，楊蓉1，謝 佳2

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司常德供電分公司，湖南常德415000；2.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司益陽(yáng)供電分公司，湖南益陽(yáng)413000)

發(fā)生的一起35 kV電纜終端局部過熱認(rèn)為是電壓致熱性危急缺陷。停電解體檢查發(fā)現(xiàn)因工藝問題使半導(dǎo)體出現(xiàn)尖端，形成局部放電造成電纜過熱。對(duì)以往電纜終端故障綜合分析，發(fā)現(xiàn)電纜安裝工藝質(zhì)量關(guān)鍵在于控制電纜應(yīng)力錐的質(zhì)量。文中通過解剖冷縮終端釋義了應(yīng)力錐安裝位置的質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)，并推薦了工程中常見的電纜終端延長(zhǎng)方案和在運(yùn)電纜終端應(yīng)力錐安裝工藝隱患排查方法。

電纜終端；電壓致熱型缺陷；應(yīng)力錐；隱患排查

紅外測(cè)溫技術(shù)是目前電力設(shè)備帶電檢測(cè)技術(shù)中最為成熟的技術(shù)。目前根據(jù)狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程要求，需要定期開展設(shè)備紅外測(cè)溫工作，缺陷為運(yùn)行人員通過定期開展紅外測(cè)溫初步發(fā)現(xiàn)，通過試驗(yàn)人員進(jìn)行紅外精準(zhǔn)測(cè)溫復(fù)測(cè)進(jìn)行確認(rèn)并分析。

1 缺陷情況描述及缺陷定性

2015年1月，試驗(yàn)人員在對(duì)某110 kV變電站開展精確測(cè)溫巡檢時(shí)，發(fā)現(xiàn)該變電站1號(hào)主變中壓側(cè)35 kV電纜終端紅外圖譜存在局部過熱缺陷?，F(xiàn)場(chǎng)紅外檢測(cè)時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)為:環(huán)境溫度10℃(陰天)、環(huán)境相對(duì)濕度60%、風(fēng)速0級(jí)、測(cè)試距離4 m、負(fù)荷電流246 A。

從圖1—3可以看出該電纜終端為現(xiàn)場(chǎng)熱縮工藝安裝電纜，發(fā)熱區(qū)域主要為電纜局部位置，且主要集中在電纜首個(gè)傘裙位置。根據(jù)該圖像特征確認(rèn)該電纜終端發(fā)熱現(xiàn)象屬于電壓致熱型缺陷〔1-3〕。

圖1 缺陷電纜終端實(shí)物

圖2 左側(cè)缺陷電纜紅外測(cè)溫圖譜

圖3 右側(cè)缺陷電纜紅外測(cè)溫圖譜

依據(jù)DL/T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》中電纜終端精確測(cè)溫缺陷診斷判據(jù)〔4-5〕:圖2傘裙局部區(qū)域過熱缺陷溫差為0.5～1 K，采用相對(duì)溫差判別即δ＞20%或有不均勻熱像；診斷為危急缺陷，分析可能由電纜終端應(yīng)力錐部局部放電所致。圖3根部有整體性過熱缺陷溫差為0.5～1 K，采用相對(duì)溫差判別即δ＞20%或有不均勻熱像；診斷為危急缺陷，分析電纜可能存在內(nèi)部介質(zhì)受潮或性能異常。

2 缺陷檢查及原因分析

由于缺陷點(diǎn)在主變差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)，缺陷定性后現(xiàn)場(chǎng)立即對(duì)該高壓電纜進(jìn)行了停電隔離。準(zhǔn)備熱縮電纜終端備件后，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該電纜進(jìn)行了解體檢查與分析，發(fā)現(xiàn)紅外測(cè)溫圖譜中的熱點(diǎn)部位，其對(duì)應(yīng)的主絕緣位置均有不同程度的放電或燒傷痕跡。

2.1 左側(cè)電纜缺陷檢查

通過圖4可以看出，該電纜終端局部過熱的主要原因:1)在于半導(dǎo)體與主絕緣之間的過渡沒有平滑倒角存在半導(dǎo)體尖端在高壓電場(chǎng)作用下，半導(dǎo)體顆粒或尖端均會(huì)造成電場(chǎng)畸變，出現(xiàn)局部放電〔6〕；2)主絕緣處遺留有半導(dǎo)體顆粒，在高壓電場(chǎng)作用下，半導(dǎo)體顆?；蚣舛司鶗?huì)造成電場(chǎng)畸變，出現(xiàn)局部放電〔7〕。

圖4 左側(cè)電纜缺陷

2.2 右側(cè)電纜缺陷檢查

通過圖5可以看出，該電纜終端局部過熱的主要原因:1)在于主絕緣加工時(shí)的凹坑導(dǎo)致電場(chǎng)分布不均勻，出現(xiàn)局部放電；2)主絕緣處遺留有半導(dǎo)體顆粒，在高壓電場(chǎng)作用下，半導(dǎo)體顆?；蚣舛司鶗?huì)造成電場(chǎng)畸變，出現(xiàn)局部放電；3)電纜主絕緣與熱縮套直接有潮氣，造成主絕緣沿面閃絡(luò)，長(zhǎng)期作用形成樹枝狀放電痕跡〔8〕。

圖5 右側(cè)電纜缺陷

2.3 電纜終端缺陷原因分析

高壓電纜終端安裝對(duì)電纜主絕緣、半導(dǎo)體層、銅屏蔽層3個(gè)組成部分的相對(duì)尺寸附件廠家均有嚴(yán)格的要求〔9〕。其中終端的加工工藝主要的關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)如:清洗時(shí)要注意一定是從電纜主絕緣層向半導(dǎo)電層清洗；電纜主絕緣層要進(jìn)行細(xì)致的打磨，打磨方向必須垂直主絕緣，然后作圓周運(yùn)動(dòng)，嚴(yán)禁平行主絕緣方向打磨，那樣不但會(huì)損傷主絕緣層，還會(huì)留下大量的進(jìn)潮通道，縮短附件使用壽命；半導(dǎo)電切口倒30°斜坡，打磨要光滑、平整，避免產(chǎn)生臺(tái)階、間隙毛刺、尖端及在絕緣層上形成刀傷，否則會(huì)引起局部電場(chǎng)畸變，從而引發(fā)電樹枝，留下事故隱患；附件連接處密封要嚴(yán)實(shí)等。

綜合電纜終端安裝工藝和缺陷終端剖析結(jié)果可以看出，該電纜終端局部過熱的主要原因:1)電纜主絕緣受潮形成的樹枝狀放電，有可能是電纜終端密封不良導(dǎo)致水汽滲入；也有可能在熱縮終端施工時(shí)沒有對(duì)主絕緣做好相應(yīng)的防潮防護(hù)，導(dǎo)致潮氣在安裝時(shí)帶入終端，留下了隱患。2)電纜終端應(yīng)力錐施工工藝不良，導(dǎo)致主絕緣上遺留有半導(dǎo)體顆粒、主絕緣表面不圓滑、半導(dǎo)體層與主絕緣沒有平滑過渡和倒角，終端處理工藝的不到位直接影響電場(chǎng)分布，并導(dǎo)致電纜終端局部放電。

3 電纜終端應(yīng)力錐定位分析及排查方法

3.1 電纜終端應(yīng)力錐定位分析

統(tǒng)計(jì)近幾年的35 kV高壓電纜故障案例，發(fā)現(xiàn)高壓電纜終端出現(xiàn)運(yùn)行中損壞的主要原因?yàn)榻K端的應(yīng)力錐安裝位置不正確，尤其是現(xiàn)場(chǎng)安裝環(huán)境需要對(duì)電纜終端各相要求加工長(zhǎng)度較遠(yuǎn)的情況〔10〕。此外電纜終端安裝工藝不良，如半導(dǎo)體層清理、主絕緣處理不圓滑以及端部密封不良等問題，也極易導(dǎo)致電纜運(yùn)行中出現(xiàn)局部過熱缺陷。圖6所示為應(yīng)力錐安裝位置損壞示例。

圖6 應(yīng)力錐安裝位置錯(cuò)誤示例

各類電纜終端廠家在現(xiàn)場(chǎng)安裝說明均給出了詳細(xì)的尺寸控制標(biāo)準(zhǔn)，為了通過應(yīng)力錐位置的控制確保主絕緣、半導(dǎo)體、屏蔽層3種介質(zhì)作用下，電場(chǎng)能夠較為合理分布，避免電場(chǎng)畸變出現(xiàn)局部放電或絕緣介質(zhì)的擊穿。其中對(duì)于目前應(yīng)用較多的冷縮終端應(yīng)力錐的位置控制示例，如圖7所示。

圖7 應(yīng)力錐與主絕緣、半導(dǎo)體層搭接位置標(biāo)準(zhǔn)示例

目前現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)電纜終端制作時(shí)延長(zhǎng)連接尺寸方案主要有以下3種〔11〕:1)終端附件尺寸嚴(yán)格按照廠家要求制作，采取絕緣線或銅排過渡延長(zhǎng)。該方案必須較好的固定電纜終端，且過渡件與設(shè)備和電纜之間連接的通流容量不能降低，接線端子連接要緊固。該方案較多用于單芯電纜。2)終端附件應(yīng)力錐處理嚴(yán)格按照廠家要求制作，采取延長(zhǎng)應(yīng)力錐以下部位延長(zhǎng)。該延長(zhǎng)方案的關(guān)鍵是應(yīng)力錐以下的半導(dǎo)體屏蔽和電纜銅屏蔽層(圖8(a)紅色虛線框內(nèi)部位)必須同步延長(zhǎng)，嚴(yán)謹(jǐn)剝離。3)終端附件應(yīng)力錐處理嚴(yán)格按照廠家要求制作，采取延長(zhǎng)應(yīng)力錐以上部位延長(zhǎng)。該延長(zhǎng)方案的關(guān)鍵是應(yīng)力錐以上部位(圖8(b)紅色虛線框內(nèi)部位)的半導(dǎo)體屏蔽和電纜銅屏蔽層必須清理干凈，對(duì)延長(zhǎng)的主絕緣必須可靠密封，嚴(yán)防受潮。電纜應(yīng)力錐以上均為高壓部分，這部分對(duì)地和相間的絕緣距離必須參照空氣絕緣的距離要求進(jìn)行控制。出現(xiàn)故障較多的方案2和方案3示例如圖8所示。

圖8 電纜終端延長(zhǎng)方案示例

3.2 電纜終端應(yīng)力錐定位隱患排查

通過上節(jié)電纜終端應(yīng)力錐定位的機(jī)理，可以歸納出結(jié)論:正確的電纜終端應(yīng)力錐定位應(yīng)該保證應(yīng)力錐以下均通過接地的銅屏蔽將電位控制為零電位，應(yīng)力錐以上的部位為主絕緣通過冷縮管或熱縮管進(jìn)行防潮包封，為運(yùn)行電位。結(jié)合該結(jié)論，通過相應(yīng)電壓等級(jí)的接觸式驗(yàn)電器進(jìn)行簡(jiǎn)單的核實(shí)〔12〕，便可排查出應(yīng)力錐安裝位置是否大致正確。具體排查方法為:

1)對(duì)于預(yù)制式的冷縮終端，排查應(yīng)力錐(電纜頭第一片傘裙以下的鼓起位置)以上應(yīng)檢測(cè)為有電指示；應(yīng)力錐以下檢測(cè)為無電指示。

2)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)安裝的熱縮終端，排查應(yīng)力管(電纜熱縮管鼓起位置，有時(shí)被傘裙遮蓋)以上應(yīng)檢測(cè)為有電指示；應(yīng)力錐以下檢測(cè)為無電指示。

上述排查方法只能初步排查出應(yīng)力錐的位置是否基本正確，對(duì)于半導(dǎo)體、主絕緣、屏蔽層和電纜終端的具體搭接尺寸是否超標(biāo)，只能通過加強(qiáng)紅外精準(zhǔn)測(cè)溫的方式進(jìn)行跟蹤〔13〕。

4 總結(jié)

文中在總結(jié)分析以往電纜終端故障的基礎(chǔ)上，通過剖析和理論分析得出了電纜終端應(yīng)力錐安裝位置的質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)，并根據(jù)應(yīng)力錐的電場(chǎng)控制機(jī)理，歸納總結(jié)了電纜終端應(yīng)力錐安裝位置是否正確的隱患排查方法，該排查方法安全、簡(jiǎn)單快捷，提高了電纜運(yùn)行管理水平。

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Mechanism analysis of 35 kV cable terminal discharge and troubleshooting method research

SHUAI Yong1，LI Yingwu1，YANG Rong1，XIE Jia2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Changde Power Supply Company，Changde 415000，China；2.State Grid Hunan Electric Power Corporation Yiyang Power Supply Company，Yiyang 413000，China)

The overheating defects of 35 kV cable terminal were found by infrared temperature precision measurement which were determined as voltage pyrogenic critical defects.The fault reason is a partial discharge caused by poor processing technology leading to partial charge and cable overheating.Previous failures of cable terminal were analyzed comprehensively，the standpoint that the key of cable installation quality is the quality of the cable stress cone is put forward.The key quality points of stress cone installation position is explained by net-vibes shrink terminal，and the several common project cable terminal extension program and the troubleshooting method of transport cable terminal stress cone installation process is recommended.

cable terminal；voltage induced fever type defects；stress cone；troubleshooting

TM855.1

B

1008-0198(2016)02-0091-04

帥勇(1986)，男，碩士，工程師。從事變電檢修技術(shù)管理工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.02.025

2015-12-29 改回日期:2016-02-24