全絕緣充氣環(huán)網(wǎng)柜電纜連接故障的分析和應(yīng)用

吳華亮

（廣州霍斯通電氣股份有限公司 廣東廣州 510000）

引言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進步，城網(wǎng)中采用電纜化供電已成為配電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢，城市配網(wǎng)的發(fā)展使環(huán)網(wǎng)供電的形式在用戶供電方案中占越來越大的比例，而作為環(huán)網(wǎng)供電的主設(shè)備—環(huán)網(wǎng)柜，則越來越受到供電部門和用戶的重視。廣州供電公司目前使用的SF6環(huán)網(wǎng)柜，以其性能優(yōu)良、運行可靠、全封閉、免維護而受到供電部門和用戶的普遍歡迎。廣州供電公司配電網(wǎng)使用環(huán)網(wǎng)柜已有近20年歷史，其間一些環(huán)網(wǎng)柜出現(xiàn)了故障，總結(jié)各種故障情況，有柜體漏氣、氣箱絕緣擊穿、電纜室燒毀等等，其中柜體與電纜連接的連接處，是發(fā)生故障的最主要地方，占環(huán)網(wǎng)柜故障率的70%以上。因此，了解柜體與電纜連接故障的現(xiàn)象及原因，對以后減少環(huán)網(wǎng)柜故障，制定環(huán)網(wǎng)柜電纜頭安裝工藝規(guī)范，正確配置環(huán)網(wǎng)柜和電纜頭連接選型，具有重要意義。

1 環(huán)網(wǎng)柜的定義

目前廣州淘汰了很多老式的空氣絕緣柜，普遍使用全絕緣全密封的SF6環(huán)網(wǎng)柜，全絕緣SF6環(huán)網(wǎng)柜是一種全絕緣全密封的，能夠隨意組合成多回路進出具有切換，聯(lián)絡(luò)，保護電力系統(tǒng)功能的以負荷開關(guān)作為核心部件的氣體絕緣的中壓電器組合設(shè)備。它的主回路核心部件是由SF6負荷開關(guān)或及附加的斷路器及其他一次的輔助電器組成。電壓等級一般為12kV或24kV，額定電流一般為630A，一次帶電部分達到IP67的防護等級。

2 SF6環(huán)網(wǎng)柜的分類

從用途來分，SF6環(huán)網(wǎng)柜也分為負荷開關(guān)柜，組合電器柜，斷路器柜。

SF6負荷開關(guān)柜能切斷額定負荷電流和一定的過載電流，但不能切斷短路電流。SF6組合電器柜是將負荷開關(guān)與高壓熔斷器串聯(lián)形成負荷開關(guān)和熔斷器的組合電器，用負荷開關(guān)切斷負荷電流，用熔斷器切斷短路電流及過載電流，操作和維護也較簡單。SF6斷路器柜價格最貴，采用SF6絕緣，真空滅弧，能開斷額定電流和短路電流，具有過流、速斷、零序保護功能。

3 廣州目前使用較多的環(huán)網(wǎng)柜廠家

廣州對SF6環(huán)網(wǎng)柜使用要求較高，對廠家入圍要求也相應(yīng)較高，目前廠家主要有：西門子、施耐德、歐瑪嘉寶、霍斯通電氣、ABB、阿海琺等幾家。

4 常見案例分析

下面通過對農(nóng)行戶外環(huán)網(wǎng)柜KKKK柜，及大德路通二街綜合房KKF高壓柜這兩個典型案例事故原因分析，剖析環(huán)網(wǎng)柜電纜連接點的故障問題。

4.1 農(nóng)行戶外環(huán)網(wǎng)柜KKKK柜故障分析，K為SF6負荷開關(guān)柜

故障柜的狀態(tài)：第二個K為故障單元，電纜室燒黑，A相DIN套管燒黑比較嚴(yán)重，外端上方氣箱不銹鋼板被燒出了一個孔，直徑約為30mm。顯然這里曾發(fā)生過明火事故，從四周布滿黑灰（高溫下煙熏形成的）來看，明火時間不會太短。氣箱的防爆閥完好無損。

事故原因分析：位于柜后底部的防爆膜完好無損。防爆膜是保護操作人員人身安全的泄氣通道，它的保護原理是當(dāng)內(nèi)部產(chǎn)生壓力達到一定程度時，沖破此防爆膜，把內(nèi)部累積的能量釋放，防止氣箱爆炸。但現(xiàn)在故障柜破的是強度比防爆膜高很多倍的不銹鋼板，而不是防爆膜。從這點來看，意味著氣箱內(nèi)部沒有產(chǎn)生過壓力，即沒有產(chǎn)生過大電流，故障的形成不是因為氣箱內(nèi)部壓力造成。從解剖開的氣箱里面來看，氣箱內(nèi)很干凈，在燒穿孔附近，開關(guān)和整個氣箱內(nèi)部都看不到燒黑和燒壞的痕跡。氣箱內(nèi)燒穿孔附近找不到射電點的痕跡。上述有力證明了故障電流不是在氣箱內(nèi)發(fā)生的。

氣箱外部故障，電纜室不銹鋼板孔周圍被嚴(yán)重?zé)?，表明?jīng)受過了很高的溫度。不銹鋼板孔的反面，一圈圈熔斑說明所經(jīng)受的溫度顯然沒有外表面高。不難判斷，此表面的熔斑是由外部傳熱，熱傳遞受熱形成。這里清晰地表明熱源在氣箱外部。我們得出初步結(jié)論，故障的起點在氣箱外部。下面就電纜室發(fā)生的事故進行推測：A、B、C三相DIN套管銅環(huán)的表面光滑，沒有受熱氧化，說明線耳和銅環(huán)接觸壓接很好，電纜靴包裹DIN環(huán)氧件也很好，說明電纜靴內(nèi)表面和DIN環(huán)氧件緊密接觸，沒有空氣間隙。也說明了安裝隊的安裝工藝非常良好。從A相DIN套管和不銹鋼氣箱板燒穿孔發(fā)現(xiàn)，燒穿孔正好位于DIN套管外端的正上方?？膳袛?，射電線路就是從套管里的銅導(dǎo)體開始，擊穿電纜靴，射到氣箱的燒穿孔部位。而且，這一段正好是最短距離的直線，完全符合射電原理。套管銅環(huán)外徑到上面氣箱不銹鋼板的最近距離約為72mm，裝了線耳后，線耳頂端到上面氣箱不銹鋼板的最近距離約為65mm，很明顯，線耳頂端就是最近射電點。射電擊穿電纜靴絕緣，并擊穿空氣直到最近接地點，即正上方的氣箱不銹鋼板，形成單相接地故障電流。前面已經(jīng)提到，三相的套管的銅環(huán)正面沒有發(fā)生氧化現(xiàn)象，表明此處的接觸是良好的，這樣充分證明施工隊的安裝質(zhì)量水平及素質(zhì)是值得信賴的。原因只有一個，那就是電纜靴質(zhì)量存在嚴(yán)重問題，我們的結(jié)論是：電纜靴的質(zhì)量低劣導(dǎo)致了事故的發(fā)生。

4.2 大德路通二街綜合房KKF高壓柜故障分析，K為SF6負荷開關(guān)柜，F(xiàn)為SF6組合電器柜

故障柜為中間K單元，電纜室燒黑，最嚴(yán)重的B相DIN套管，套管周圍不銹鋼板燒黑明顯，B相套管完全被燒毀，環(huán)氧件全部碳化，A、C相套管完好。防爆閥已被沖開。

故障單元電纜室B相電纜DIN套管被燒毀最嚴(yán)重。套管的另一頭，即氣箱內(nèi)B相套管，雖然布上了一層煙灰，但里面的環(huán)氧件是沒有受到多大燒壞的，和氣箱外另一頭被嚴(yán)重?zé)龎奶炕笔纬珊艽蟛顒e，說明故障部位在氣箱外部分。那氣箱外B相DIN套管是怎么引發(fā)故障的呢？故障相B相套管，接觸線耳的銅墊片表面氧化嚴(yán)重，線耳與墊片接觸面也同樣氧化嚴(yán)重，這種情況是線耳和套管銅頭的鑼母沒有上緊，有松動有間隙。當(dāng)有電流流過時，產(chǎn)生電壓降，會引起發(fā)熱，長期持續(xù)發(fā)熱會破壞絕緣層，當(dāng)電纜靴硅橡膠和套管環(huán)氧件也跟著持續(xù)發(fā)熱到一定程度，絕緣性能急劇降低，擊穿絕緣形成相間短路或者相對地短路放電，使電纜頭最近的不銹鋼板接地擊穿或放電弧，這種故障大電流會引起高溫和燃燒，甚至爆炸。DIN套管被嚴(yán)重?zé)龎模瑫?dǎo)致氣箱漏氣，漏氣使氣箱內(nèi)絕緣進一步破壞。當(dāng)氣箱外電纜頭短路大電流沖擊向氣箱內(nèi)時，本來漏氣絕緣性能破壞的氣箱，經(jīng)受到大故障電流，進一步改變氣箱內(nèi)的電壓場。而且大電流使元器件超負荷產(chǎn)生高溫，高溫進一步使絕緣器件受到破壞，故而氣箱內(nèi)絕緣擊穿。由于氣箱內(nèi)是個密閉體，受瞬間高溫膨脹產(chǎn)生爆炸，氣箱內(nèi)劇烈燃燒，使氣箱鼓起和防爆閥被沖開。

根據(jù)以上分析，我們得出環(huán)網(wǎng)柜故障是B相電纜頭鑼母安裝問題引起的，也就是施工人員沒有按照正確的安裝工藝要求進行施工。

5 結(jié)束語

通過對以上電纜連接環(huán)網(wǎng)柜故障的分析，我們知道了故障主要是有二點：

（1）電纜頭的安裝工藝要求非常嚴(yán)格，必須由經(jīng)過培訓(xùn)合格，有資質(zhì)的施工人員進行電纜頭的安裝，安裝完以后須經(jīng)過供電試驗人員的驗收試驗。

（2）電纜靴的選型必須采用質(zhì)量過關(guān)的，經(jīng)過合格試驗的，有合格供貨資質(zhì)的電纜靴廠家。

當(dāng)我們嚴(yán)格執(zhí)行以上兩點要求，將對我們的環(huán)網(wǎng)柜安全投運，起到重要的作用，大大降低環(huán)網(wǎng)柜的故障率，為電力用戶提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)及為人民提供和諧的生活保障。也為環(huán)網(wǎng)柜廠家及附件廠家能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，提供良好和寶貴的現(xiàn)場使用意見。