同祥#1主變35kV側(cè)戶外電纜防雨罩內(nèi)側(cè)發(fā)熱放電原因分析及處理建議

國(guó)網(wǎng)湖南省電力有限公司郴州供電分公司 劉 拉

同祥#1主變35kV側(cè)戶外電纜防雨罩內(nèi)側(cè)發(fā)熱放電原因分析及處理建議

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2013年2月6日，接所部通知，110kV同祥變運(yùn)行值班人員匯報(bào)#1主變35kV側(cè)戶外A相電纜防雨罩發(fā)生放電現(xiàn)象，并伴有“茲茲”的放電聲，高試班立即派人趕往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行紅外成像檢測(cè)，具體情況如下：

一、現(xiàn)象描述

環(huán)境情況：溫度13℃，相對(duì)濕度80%，空氣潮濕。

主變負(fù)荷情況：35kV側(cè)有功-1.9MW，無功-0.7MVar，Ia 31.4A，Ib 31.6A，Ic 30.9A，三相電流較為平均。

放電現(xiàn)象描述：#1主變35kV側(cè)A相電纜（從上往下數(shù)）第4個(gè)防雨罩內(nèi)側(cè)，可見明顯火花放電現(xiàn)象，且火花短促、明亮呈間歇性?；鸹ㄒ噪娎|為中心，向防雨罩內(nèi)側(cè)閃去。

二、紅外測(cè)溫情況

1、同祥#1主變35kV側(cè)電纜A相

放電處電纜溫度：28.2℃，同一電纜未放電部位溫度：10.6℃。

2、同祥#1主變35kV側(cè)電纜B相

（從上往下數(shù)）第4與第5個(gè)防雨罩之間電纜溫度：19.8℃，同一電纜其他部位溫度：10.1℃。

3、同祥#1主變35kV側(cè)電纜C相

（從上往下數(shù)）第2與第3個(gè)防雨罩之間電纜溫度：12.7℃，同一電纜其他部位溫度：10.4℃。

4、同祥#1主變35kV側(cè)電纜A、B、C三相

由上4張紅外成像圖像可以看出，三相發(fā)熱部位幾乎在同一水平面上（A相伴有火花放電現(xiàn)象，溫度最高），而環(huán)繞三相電纜的是一圈長(zhǎng)方形的接地槽鋼，而發(fā)熱部位剛好與槽鋼處于同一水平面，且離槽鋼距離最近（A相靠近槽鋼水平距離約為10cm，C相約為9cm）。

三、電纜放電及發(fā)熱原因分析

（1）同祥#1主變35kV側(cè)電纜A相防雨罩放電分析：

由上圖可以看出，

1、由于接地槽鋼的存在，縮短了電纜放電處部位與地之間距離，改變了放電處電纜周圍的電場(chǎng)分布，使電場(chǎng)畸變，靠近接地槽鋼電纜部位的電場(chǎng)線密度最大、最為集中，故此處場(chǎng)強(qiáng)最大。如下圖所示：

同時(shí)由：

介質(zhì)中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式：

E=kQ/(r^2)（r是源電荷與試探電荷的距離）

勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)公式：

E=U/d（d為沿場(chǎng)強(qiáng)方向兩點(diǎn)間距離）

可知場(chǎng)強(qiáng)的大小不僅取決于該點(diǎn)電場(chǎng)線密度，同時(shí)還取決于該點(diǎn)至地之間的距離。

2、該相整節(jié)電纜頭無接地屏蔽層，防雨罩與電纜外層絕緣管是通過燒制連接，連接處存在一定絕緣，可知電纜與防雨罩非等電位，之間存在電位差。

3、由以上述條件分析：電纜放電部位由于接地槽鋼的存在，改變了電場(chǎng)分布，縮短了電纜放電處部位與地之間距離，使得此處場(chǎng)強(qiáng)增大。伴隨著場(chǎng)強(qiáng)增大，電纜放電部位與地之間的電位差必然驟然增大（由E=U/d可知），使得此處氣體首先電離，形成電子崩性質(zhì)的放電，放電向外發(fā)展形成許多向四周輻射、較明亮的的樹枝狀火花，這種火花具有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性，不斷地改變放電通道的路徑，最終貫穿到防雨罩內(nèi)側(cè)，形成現(xiàn)場(chǎng)所見的防雨罩內(nèi)側(cè)火花放電。這種放電過程中伴隨著聲、光和熱效應(yīng)，使電纜溫度升高，由紅外成像圖可以明顯看出火花放電產(chǎn)生的熱量分布。

（2）同祥#1主變35kV側(cè)電纜B、C相發(fā)熱分析

從紅外成像圖像可以看出B、C相發(fā)熱部位與A相幾乎在同一水平面上，由此推斷B、C相與A相有相同的電場(chǎng)分布情況。同時(shí)B、C相與A相同一水平面對(duì)應(yīng)電纜部位剛好沒有防雨罩，故B、C相沒有發(fā)生防雨罩放電現(xiàn)象。

從電場(chǎng)分布情況分析，發(fā)熱原因可能存在兩種：

原因一：場(chǎng)強(qiáng)變化，使得電纜線芯內(nèi)部電荷聚集、運(yùn)動(dòng)、摩擦，使得溫度升高。

B、C相電纜發(fā)熱部位場(chǎng)強(qiáng)最大，且電場(chǎng)線由電纜線芯指向零電位（接地槽鋼），如下圖b所示：

從電纜線芯內(nèi)部電荷運(yùn)動(dòng)分析（以半個(gè)周期運(yùn)動(dòng)為例），當(dāng)無電場(chǎng)變化影響時(shí)，電纜線芯內(nèi)部正、負(fù)電荷，在交變電壓作用下作定向運(yùn)動(dòng)，且正、負(fù)電荷在電纜線芯內(nèi)部分布均勻。

當(dāng)電場(chǎng)分布發(fā)生變化，如圖b所示，在電場(chǎng)作用下，大量正電荷在場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng)處聚集（正電荷向低電位運(yùn)動(dòng)，負(fù)電荷向高電位運(yùn)動(dòng)，故正電荷在零電位處聚集），使得電荷在電纜線芯內(nèi)部分布不均勻。同時(shí)在工頻交流電壓作用下，在該處聚集的大量正電荷更替（每個(gè)周期換一批新的正電荷堆積），如此往復(fù)，隨著電荷運(yùn)動(dòng)、摩擦，使得此處溫度升高。

原因二：發(fā)熱部位對(duì)地（接地槽鋼）電壓，達(dá)到起暈電壓，發(fā)熱部位存在電暈放電，由此引起發(fā)熱。

四、電纜放電及發(fā)熱長(zhǎng)此發(fā)展導(dǎo)致后果

放電過程伴隨著電、熱、化學(xué)效應(yīng)，使得電纜絕緣材料迅速腐蝕、老化，長(zhǎng)此發(fā)展，最終造成電纜絕緣擊穿。

五、處理建議

由現(xiàn)場(chǎng)情況，提出以下處理建議：切除環(huán)繞三相電纜的長(zhǎng)方形接地槽鋼，重新布置槽鋼上的三相避雷器。