110kV 海纜登陸段故障分析案例

張秀峰

（國(guó)網(wǎng)舟山供電公司，浙江 舟山316100）

海纜是確保海島之間電力供應(yīng)的紐帶和橋梁，是確保供電可靠性的重要電力設(shè)備，一旦海纜發(fā)生故障，可能會(huì)直接造成電力中斷，為防止海纜發(fā)生類(lèi)似事故和故障，文章就一則110kV海纜登陸段的故障展開(kāi)對(duì)海纜登陸段故障原因分析，對(duì)海纜的故障定位技術(shù)和修復(fù)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，并提出整改措施。

1 海纜故障經(jīng)過(guò)

110 千伏線，線路全長(zhǎng)28.159 公里，其中架空線路長(zhǎng)16.824公里，陸纜長(zhǎng)度1.135 公里（型號(hào)：YJV22-26/35-1*500，）；海纜長(zhǎng)度10.2 公里（型號(hào)：YJQF41G-110kV-1*500）。海纜及架空線路于2XXX 年X 月X 日建成并同時(shí)投運(yùn)，陸纜及陸纜的三個(gè)接頭為2XXX 年X 月X 日移位后投運(yùn)。

2XXX 年X 月X 日23 時(shí)03 分，線路C 相電纜接地，海纜與陸纜接頭處擊穿（接頭為直通接頭）。線路跳閘前負(fù)荷情況：有功功率-53.97MW、電流11.59A、無(wú)功功率-11.59MVar。天氣晴，無(wú)風(fēng)。經(jīng)查詢雷電定位系統(tǒng)，線路跳閘時(shí)刻，線路通道內(nèi)無(wú)雷電活動(dòng)。

2 故障接頭現(xiàn)象及原因分析

2.1 故障現(xiàn)象

2.1.1 打開(kāi)防水外盒后，發(fā)現(xiàn)接頭陸纜側(cè)、海纜側(cè)防水膠（AB膠）均比較容易脫落，無(wú)韌性，不牢固、有裂紋（見(jiàn)圖1、圖2）。接頭中部有裂紋，局部防水膠容易脫落，無(wú)韌性，但大部分防水膠比較牢固、有韌性。

2.1.2 故障接頭陸纜側(cè)鋸斷后，陸纜纜芯有水流出，纜芯積水，（鋁護(hù)套與主絕緣間有積水，電纜導(dǎo)體無(wú)積水）故障接頭處環(huán)境干燥，沿陸纜側(cè)鋸掉20 米電纜后積水消失；接頭密封管打開(kāi)后有大量積水流出

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圖1 故障接頭海纜側(cè)防水膠脫落

2.1.3 故障接頭陸纜側(cè)密封管與鋁波紋管焊接處有大量白色粉末，并有裂痕，鋁波紋管有氧化現(xiàn)象（見(jiàn)圖3）；故障接頭海纜側(cè)密封管與鋁波紋管焊接處也有裂痕，并有少量粉末（見(jiàn)圖4）。

圖3 陸纜側(cè)密封管與鋁波紋管焊接處粉末、裂痕

2.1.4 故障接頭密封管與接地引線連接良好，接地點(diǎn)無(wú)明顯發(fā)熱放電或燒傷痕跡。

2.1.5 故障接頭陸纜側(cè)鋁波紋管末端處（與鉛封連接處）有燒灼擊穿痕跡（見(jiàn)圖5）。（這不是擊穿，是電腐蝕造成的）

圖2 故障接頭陸纜側(cè)防水膠脫落

圖4 海纜側(cè)密封管與鋁波紋管焊接處裂痕

圖5 鋁波紋管末端有燒灼擊穿痕跡

2.1.6 故障接頭密封管A 末端處擊穿，擊穿點(diǎn)距接地端子6厘米，距鉛封處約10 厘米（見(jiàn)圖6），打開(kāi)密封管后發(fā)現(xiàn)接頭應(yīng)力堆末端鋁波紋管端口處電纜絕緣擊穿，擊穿孔直徑約4 厘米（見(jiàn)圖7）。接頭硅橡膠打開(kāi)后發(fā)現(xiàn)主絕緣及應(yīng)力堆無(wú)放電痕跡。

圖6 故障接頭陸纜側(cè)密封管A 擊穿

圖7 鋁波紋管斷口電纜絕緣擊穿

2.2 接頭進(jìn)水原因分析

2.2.1 故障接頭防水盒約2 米長(zhǎng)，內(nèi)填充防水膠，擊穿點(diǎn)在陸纜側(cè)（密封管A），很顯然防水盒及防水膠沒(méi)起到防水作用。圖1、圖2 顯示海纜側(cè)防水膠均比較容易脫落，無(wú)韌性，有裂紋。接頭中間部位局部防水膠容易脫落，無(wú)韌性，但大部分防水膠比較牢固、有韌性。如果是因?yàn)閾舸r(shí)熱力或電弧導(dǎo)致防水膠變質(zhì)而易脫落，應(yīng)該是陸纜側(cè)最嚴(yán)重，中間次之，海纜側(cè)較遠(yuǎn)應(yīng)該最輕，實(shí)際現(xiàn)象是兩側(cè)比較嚴(yán)重，中間較輕。說(shuō)明這現(xiàn)象是在故障前就存在，應(yīng)該是防水膠的質(zhì)量有問(wèn)題，可能是制作時(shí)防水膠配比不合理或攪拌不均勻?qū)е路浪z功能喪失，沒(méi)起到防水效果。

2.2.2 故障接頭處環(huán)境干燥，說(shuō)明進(jìn)水不是故障后產(chǎn)生，應(yīng)該是在雨季地下水上升時(shí)，電纜接頭浸于地下水中而產(chǎn)生進(jìn)水。 而從密封管(銅套)結(jié)構(gòu)看，除了連接部位都是整體結(jié)構(gòu)，因此進(jìn)水的地方只有兩處，一是密封管A 與密封管B 連接部位，二是鉛封部位。由于密封管A 與密封管B 連接部位是對(duì)接的，中間為鼓型，兩側(cè)收口變小，如果是對(duì)接部位有縫隙進(jìn)水，在地表水下降后，進(jìn)水也應(yīng)從對(duì)接處排出，不可能產(chǎn)生積水。電纜擊穿后密封管內(nèi)的積水從擊穿點(diǎn)進(jìn)入陸纜纜芯，因此電纜纜芯進(jìn)水是故障后產(chǎn)生的。鉛封與電纜波紋管處有裂痕產(chǎn)生原因可能為制作工藝不良導(dǎo)致，也有可能是因?yàn)殡娎|制作后接頭經(jīng)過(guò)搬動(dòng)導(dǎo)致鉛封脫焊。

2.3 接頭擊穿原因分析

2.3.1 由于接頭工藝處理不當(dāng)，防水盒及鉛封功能喪失，造成密封盒進(jìn)水，在水份和電位差的共同作用下，使鋁波紋管及鉛封受到嚴(yán)重的電腐蝕。產(chǎn)生大量白色腐蝕粉末。鋁波紋管和封鉛之間的電氣連接不良及電腐蝕相互作用，則經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行，電氣連接不良的情況日益加重，引導(dǎo)致鋁波紋管和鉛封間電場(chǎng)畸變?cè)桨l(fā)嚴(yán)重，最終導(dǎo)致致鋁波紋管和鉛封間電纜主絕緣擊穿。

2.3.2 電纜本體擊穿點(diǎn)絕緣層表面有明顯放電碳化通道，該通道從線芯一直到外屏蔽層位置，密封管也擊穿。事故原因可能是廠家制作人員在制作安裝預(yù)制接頭，處理鋁波紋管喇叭口位置時(shí)，對(duì)絕緣表面造成損傷, 發(fā)生局部放電, 最后導(dǎo)致接頭擊穿。

2.3.3 電纜鋁波紋管斷口在絞斷后沒(méi)有采用弧形平滑過(guò)渡打磨平整，斷口邊緣有毛刺形成尖角，引起電場(chǎng)在鋁波紋喇叭口毛刺部位畸變，在斷口邊緣處形成尖端電場(chǎng)，造成內(nèi)部電場(chǎng)不均勻。從而導(dǎo)致絕緣層表面的局部電場(chǎng)發(fā)生畸變；最終導(dǎo)致局部放電乃至擊穿。

2.3.4 在鉛封制作時(shí)，需用噴燈高溫將焊錫吹熔后覆蓋于密封管與鋁波紋管接合處，有可能是噴燈高溫吹焊錫時(shí)，局部溫度過(guò)高導(dǎo)致電纜主絕緣燒傷。

3 修復(fù)過(guò)程

海路段接頭的修復(fù)處理主要是對(duì)內(nèi)部進(jìn)行密封防水性處理，對(duì)接頭部分進(jìn)行密封套件的加裝，確保后期接頭部分不受到海水的腐蝕，保證其電氣性能正常安全的進(jìn)行，同時(shí)，對(duì)接頭的外部進(jìn)行防護(hù)，對(duì)整體接頭安裝強(qiáng)度足夠的夾具，防止接頭受到外力的機(jī)械性損傷，進(jìn)一步與外環(huán)境隔離，保證海纜的機(jī)械性能。

圖8 故障接頭外部夾具處理

圖9 故障接頭內(nèi)部防水處理

4 海纜敷設(shè)問(wèn)題和建議

4.1 電纜接頭施工工藝不到位

電纜接頭是由電纜附件廠家沈陽(yáng)國(guó)聯(lián)電纜附件制造有限公司到現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)施工的，但解剖卻發(fā)現(xiàn)，接頭防水膠局部較容易脫落，無(wú)韌性，有裂紋，這應(yīng)該是制作時(shí)防水膠配比不合理或攪拌不均勻?qū)е拢汇U封焊接的施工工藝較差，這主要表現(xiàn)在，一是鉛封焊錫有裂紋；二是鉛封焊錫層斷口厚薄很不均勻；三是鉛封焊錫層熔融程度很不好；四是鉛封焊錫層表面處理不精細(xì)，顯得很毛糙，不光滑。

4.2 電纜接頭施工管理有待進(jìn)一步加強(qiáng)

從以上接頭故障原因分析中可以發(fā)現(xiàn)，接頭鉛封制作時(shí)存在較明顯的施工缺陷，由此可以說(shuō)明施工監(jiān)管不到位，施工管理有待進(jìn)一步加強(qiáng)。建議監(jiān)理在電纜接頭施工制作過(guò)程中全程監(jiān)控，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督力度，對(duì)制作工藝不合格、制作不夠精良的電纜接頭，在施工環(huán)節(jié)予以剔除，確保電纜接頭在正式投入運(yùn)行前無(wú)安全隱患。建議物資采購(gòu)應(yīng)加強(qiáng)電纜接頭本體及所使用附件的出廠驗(yàn)收工作，嚴(yán)禁不合格產(chǎn)品應(yīng)用于電纜終端制作過(guò)程中。