一起10 kV接地變油紙電纜故障分析

劉俊杰，劉育武，黃渤瑜

(國(guó)網(wǎng)北京市電力公司檢修分公司，北京 100068)

1 案例概述

某變電站監(jiān)控機(jī)發(fā)出10 kV開(kāi)關(guān)過(guò)流I，II段保護(hù)動(dòng)作跳閘信號(hào)。該開(kāi)關(guān)帶兩組消弧線圈并聯(lián)運(yùn)行，導(dǎo)致10 kV母線同時(shí)失去接地變及消弧線圈。檢修人員到站檢查，發(fā)現(xiàn)故障間隔開(kāi)關(guān)柜至接地變段電力電纜發(fā)生故障，接地變側(cè)三相電纜分叉處發(fā)生灼燒、斷裂，開(kāi)關(guān)柜側(cè)電纜接頭因發(fā)熱而產(chǎn)生流膏現(xiàn)象。接地變的A，B相10 kV套管、零相套管及導(dǎo)電排有電弧放電痕跡。

故障電力電纜為投運(yùn)37年的ZLQD22-3*120型油紙電纜，總長(zhǎng)度約50 m。接地變及消弧線圈為同年投運(yùn)的充油型設(shè)備。

2 檢查診斷

檢修人員對(duì)接地變及消弧線圈進(jìn)行診斷性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示合格；對(duì)故障電纜進(jìn)行診斷性試驗(yàn)，顯示其三相絕緣均為零，無(wú)法進(jìn)行加壓試驗(yàn)；查看該段電纜3年前的例行試驗(yàn)結(jié)果(見(jiàn)表1，2)，發(fā)現(xiàn)其絕緣、耐壓結(jié)果均正常，未見(jiàn)劣化態(tài)勢(shì)。

表1 故障電纜3年前主絕緣絕緣電阻試驗(yàn) 單位：MΩ

表2 故障電纜3年前主絕緣直流耐壓試驗(yàn)

3 故障原因分析

調(diào)取故障錄波，對(duì)該故障進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)故障發(fā)展經(jīng)過(guò)了3個(gè)階段。

(1) 00：46：44.7438—00：46：44.7474，B，C相電壓下降，幅值、相位基本相同；B，C相電流突增，幅值相同、相位相反。該現(xiàn)象表明B，C相間短路。

(2) 00：46：44.7474—00：46：44.7838，B，C相電壓繼續(xù)降低，出現(xiàn)零序電壓；B，C相電流繼續(xù)增大。該現(xiàn)象表明B，C相短路接地。

(3) 00：46：44.7838—00：46：45.2976，A，B，C三相電壓基本歸零，電流增大，無(wú)零序電壓、電流。該現(xiàn)象表明A，B，C三相短路。00：46：45.2976，過(guò)流I，II段保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)10 kV斷路器，隨后主變低壓側(cè)電流、電壓逐漸恢復(fù)正常。

結(jié)合故障電纜殘骸實(shí)物檢查與故障錄波分析可知，B，C相間絕緣層首先擊穿，使得B，C相間失去絕緣，發(fā)生相間短路；B，C相絕緣層繼續(xù)破壞，導(dǎo)致B，C相與屏蔽層間失去絕緣，B，C相通過(guò)屏蔽層接地；電纜內(nèi)部的放電、燃燒使得A相絕緣隨之受損，演化成A，B，C三相間失去絕緣，發(fā)生三相短路。最終，故障處電纜絕緣層、過(guò)渡層、屏蔽層、鎧裝層、外護(hù)套相繼受損，表現(xiàn)為電纜過(guò)流和爆炸，造成電弧噴射，灼傷接地變瓷瓶及零排。

由于該故障油紙電力電纜已運(yùn)行37年，絕緣老化嚴(yán)重，受結(jié)構(gòu)形式所限，其三相分叉處的電場(chǎng)畸變最為嚴(yán)重、強(qiáng)度最高，故長(zhǎng)期運(yùn)行后在電纜三相分叉處發(fā)生了絕緣擊穿。

4 運(yùn)維檢修建議

(1) 建設(shè)階段。應(yīng)加強(qiáng)電纜接頭制作工藝管控，避免電纜局部電場(chǎng)畸變嚴(yán)重或密封不良等問(wèn)題。

(2) 運(yùn)行階段。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)油紙型電纜的巡視和監(jiān)測(cè)，尤其注意電纜接頭及三相分叉處是否存在發(fā)熱、局放、流膏等異?，F(xiàn)象。

(3) 例行試驗(yàn)。要重視安排電力電纜例行試驗(yàn)，雖然受制于其周期性的特點(diǎn)而無(wú)法實(shí)時(shí)反映電纜的運(yùn)行狀態(tài)，但可通過(guò)例行試驗(yàn)驗(yàn)證電纜近期的運(yùn)行狀況。當(dāng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)異常時(shí)，應(yīng)嚴(yán)禁設(shè)備投運(yùn)。

(4) 技改更新。要重視停電、技改工作，對(duì)運(yùn)行年限較久的油紙型電纜進(jìn)行更換，優(yōu)先安排試驗(yàn)結(jié)果或運(yùn)行狀況較差的設(shè)備，以確保在電纜設(shè)備嚴(yán)重劣化前及時(shí)消除故障隱患。

5 結(jié)束語(yǔ)

為防止發(fā)生這類(lèi)油紙電力電纜絕緣故障，從建設(shè)階段就要加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)督和管控，進(jìn)入運(yùn)行階段后要進(jìn)一步加強(qiáng)巡視、監(jiān)測(cè)，做好例行試驗(yàn)、數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新等工作，同時(shí)合理安排技改計(jì)劃，從而確保電纜設(shè)備無(wú)故障運(yùn)行。