110千伏及以上高压交联电缆系统故障分析.docx

1、110千伏及以上高压交联电缆系统故障分析一、前言近年来，随着我国城市电网的不断改造，交联聚乙烯电力电缆作为电力 电缆的主流产品已经广泛应用于输电线路和配电网中。北京地区截止到200 4年6月投运的220千伏电压等级交联聚乙烯电力电缆83公里，110千伏电 压等级交联聚乙烯电力电缆30（）多公里。全国据不完全统计，己投入运行的 110kV及以上的高压电缆线路已经超过1000公里，最高电压等级已达500k Vo资料说明：在对全国主要城市126家电力电缆运行维护单位10kV以上 的电力电缆（总长度91000公里）在1997至2001年期间运行状态进行调查 统计和故障原因分析发现，1（）220kV电力电缆的平均运行故障率由1997 年的11.3次/ （100公里年）逐年下降到2001年的5.2次/100公里.年）， 但相对经济兴旺国家仍高出约10倍。电力电缆线路故障率和多数电力设备一样，投入运行初期15年内） 容易发生运行故障，主要原因是电缆及附件产品质量和电缆敷设安装质量问 题；运行中期（5-25年内），电缆本体和附件根本进入稳定时期，线路运行 故障率较低，故障主要原因是电缆本体绝缘树枝状老

2、化击穿和附件呼吸效应 进潮而发生沿面放电；运行后期25年后），电缆本体绝缘树枝老化、电热 老化以及附件材料老化加剧，电力电缆运行故障率大幅上升。二、高压电缆故障分析高压电缆系统故障分类的方法很多，本文按照故障产生的原因进行分类 大致分为以下几类：厂家制造原因、施工质量原因、设计单位设计原因、外 力破坏四大类。下面进行分类介绍：2. 1厂家制造原因厂家制造原因根据发生部位不同，又分为电缆本体原因、电缆接头原因、 电缆接地系统原因三类。电缆本体制造原因因为现在高压电缆制造在原材料及机器设备方面己经成熟，而且电缆在 出厂前要进行交流耐压试验，试验标准160千伏，半小时通过为合格（IEC6 0840标准要求），所以一般电缆本体出现问题的概率比拟小。笔者曾经到过 国内好几个电缆厂家进行考察验收，居笔者了解，有了好的设备并不等于就 会有好产品，保证产品质量不仅要有好的设备国内现在有好几个电缆厂家 的设备都具有国际先进水平），更需要有好的技术人员、操作人员和严格的3外力破坏随着城市建设的开展，各地外力破坏事故不断增加，一般直埋电缆因为 没有保护所以容易遭受外力破坏，电缆沟槽和隧道内的电缆相对不容易受

3、到 外力破坏。关于直埋电缆被外力破坏的事例很多，大局部情况是被挖断，有 时候也会因为地层下陷导致电缆受到过大的拉力导致击穿事故。对于直埋电 缆被挖断的情况这里不在赘诉，下面介绍三起分别因地层下陷和在电缆隧道 和电缆砖槽内被外力破坏的情况，希望引起电缆管理部门和土建施工单位的 注意。事故案例1：广州电缆管理所曾经发生一起由于施工钻桩引起路面严重 下陷导致邻近接头击穿的事故，下陷路段恰好在线路走廊内，而且距离故障 点只有50米。经挖开检查发现：在13米长的范围内，电缆被压成弓形，最 深下弯点距电缆基准面深达1.3米。事故原因分析：当悬空电缆收到一个巨 大的向下压力时，悬空两端的电缆受到一个拉力。由于铝护套受泥土压力不 能移动，因此与铝护套连成一体的预制绝缘体没有发生移位。而电缆导体那 么由于拉力伸长变形。接头内导体相对于绝缘体发生了前述6cm的位移，导 致电场分布发生严重畸变，接头被击穿。说明：1、电塌被抻长90100海.5 接久的位:电堆下陷点与接头行砰处的位宣示意图事故案例2： 2002年8月北京地区紫竹院两路110千伏电缆被附近施工的土建单位打锚杆时破坏，锚杆打穿隧道侧壁，打坏两路电

4、缆后又打穿另一 侧隧道侧壁，并在回拉锚杆时将一路电缆拉至严重变形。这次恶性破坏对电 网造成很大危害，幸亏采取措施及时才未造成更大损失。该事故被电台报道, 在社会上引起一定反响，也对土建单位的野蛮施工敲响了警钟。图十五紫竹院外力破坏现场事故案例3： 2002年10月北京黄厂110千伏电缆土建单位在打地锚时 将在电缆砖槽内的电缆打穿，地锚在电缆保护盖板上打了一个洞。幸好线路 负荷不大，而且抢修及时，没有对电网造成危害图十六黄厂外力破坏现场4设计原因在很多地方并没有单独的电缆设计，而是将电缆放在变电设计中，变电 设计由于专业限制大局部对电缆专业知识了解甚少，有些都不知道护层保护 器、电缆接头、交叉互联系统、蛇行敷设等知识的名称，更谈不上选择适合 的参数。我国的电缆设计知识主要是在交流和实践过程中从国际标准和国外 厂家学习来的，一些大的设计院的专业电缆设计部门都在工作中不断总结提 高。我国电缆设计从整体水平而言还亟待提高。事故案例1：我们在国内某地一电厂处理110千伏电缆本体故障时发现电缆 系统在设计时竟然没有设计接地点，700多米长的110千伏电缆当作母线设 计，在投入运行后的一个多月内，电

5、缆金属护套对地放电，最终导致金属护 套和电缆主绝缘烧穿，损失沉重。事故案例2：因电缆受热膨胀导致的电缆挤伤导致击穿。发生事故的是110 千伏电缆线路，运行时间4年，电缆敷设在隧道内电缆支架上，近两年电缆 一般在负荷顶峰期到达额定负荷的80%左右。事故原因分析：交联电缆负荷 高时，线芯温度升高，电缆受热膨胀，在隧道内转弯处电缆顶在支架立面上， 长期大负荷运行电缆蠕动力量很大，导致支架立面压破电缆外护套、金属护 套，挤入电缆绝缘层导致电缆击穿。图十七电缆击穿情况图十八击穿部位特写三、预防措施高压电缆的有些事故是因为电场内存在尖端、毛刺、杂质或水分，事故 发生后这些产生事故的原因都遭到破坏，造成不少事故无法定论。我们只能 从一些外表现象去分析造成事故的可能原因。通过分析事故可以提高制造厂 家的制造水平、施工单位的施工水平、设计部门的设计水平以及运行管理部 门的运行管理水平。因为高压交联电缆在国内起步比拟晚，最早投运时间是 1988年，运行时间才16年，绝大局部都是在1996年以后投运的，运行时间 不到8年。按照交联电缆运行寿命30年考虑并结合国外的一些运行经验， 我国的高压交联电缆还没有进入

6、事故高发期，现在发生的事故很少是因为长 期运行老化导致的，在制造和安装过程中的一些小缺陷还大量留存在电缆系 统中。为保障电网平安，保证电缆系统平安运行，笔者认为应采取以下预防 措施：1加强电缆质觉检验工作上海地区为提高电缆制造质量，采取派人在厂家监造的措施，在监造过 程中发现了不少问题，收到良好效果。北京地区一直执行现场接头前电缆质 量检验，发现了不少问题，但这一措施也有局限性，就是现场只能进行外观 检验，无法了解绝缘内部情况。为此，北京现在采用定期对电缆进行抽样， 送武高所或上缆所进行检验的方式，以确保电缆质量。同时电缆生产厂家也应加强质量管理，提高质量意识，严格出厂前的试验和 检验工作，杜绝不合格产品流入市场。2提高电缆安装质量提高电缆安装质量首先要高度重视这一问题，采用专业的施工队伍和加 强接头安装人员的技术水平和质量意识严格按照安装工艺施工是减少电缆 事故的重要途径。在电缆敷设时采用牵引方式应防止转弯处的侧压力过高， 接头安装时应注意采用好的工艺措施保证安装水平，在施工中总结提高。3采用新的试验手段在对交联电缆做竣工试验时防止采用直流耐压，可以采用串联谐振或V LF的方法，如果

7、没有相应设备也可以采用24小时空载运行的方式。4提高设计图纸深度设计是施工的指导，设计水平的提高是电缆工程水平提高的关键，各地 设计单位要加强交流和学习，充分考虑在长期平安运行中电缆系统可能遇到 的情况，为保证电缆系统长期平安运行努力。5加大运行监测力度很多人认为电缆系统可以免维护，这种观点是错误的。以前因为没有好 的监测手段，电缆运行部门只能加强巡视，现在红外线测温在一些地方开始 使用，一些地方还在接头部位安装了温度监测系统，局部放电技术开始进入 实用阶段。各地运行部门应根据实际情况开发或采用相应的检测手段，做到 提前预防。检验控制，因为在生产过程中杜绝不合格产品很难，不少厂家在生产过程中 都出现过不合格产品，但通过严格的检验可以分析问题，杜绝不合格产品流 入市场，但如果厂家不严格按照规定生产，或者为赶工期进行抢工，那么产 生不合格产品的几率就大大提高。一般在电缆生产过程中容易出现的问题有 绝缘偏心、绝缘屏蔽厚度不均匀、绝缘内有杂质、内外屏蔽有突起、交联度 不均匀、电缆受潮、电缆金属护套密封不良等，有些情况比拟严重可能在竣 工试验中或投运后不久出现故障，大局部在电缆系统中以缺陷形式存

8、在，对 电缆长期平安运行造成严重隐患。事故案例1：电缆本体击穿事故，110千伏电缆在竣工后通过了 5分钟1. 7U。变频交流耐压试验当时的竣工验收试验标准，后来标准改为1.7U60 分钟），在投运12小时之后发生电缆本体击穿，分析排除了敷设过程破坏和 外力破坏的可能性，确认为电缆本体缺陷导致击穿，经过屡次分析，未找到 击穿具体原因，疑心为电缆内外屏蔽有突起或杂质，在工厂和现场试验时电 缆绝缘己经局部受损，所以在投运后才会马上出现问题。电缆本体击穿情况 见图一。图一电缆木体击穿情况图事故案例2：哈尔滨地区也发生过电缆本体故障情况，他们为区别是电 缆制造原因还是外力破坏原因还进行了具体试验分析，最后确认为电缆本体 制造问题。北京地区在执行电缆接头前电缆质量检查中曾经发现过电缆阻水层受潮、绝 缘屏蔽外表有铜屑、铝护套变形、绝缘偏心、绝缘内有杂质、绝缘屏蔽划伤 等问题，屡次出现厂家因质量原因退货情况。电缆接头制造原因高压电缆接头以前用绕包型、模铸型、模塑型等类型，需要现场制作的 工作量大，并且因为现场条件的限制和制作工艺的原因，绝缘带层间不可防 止地会有气隙和杂质，所以容易发生问题。现在国内普

9、遍采用的型式是组装 型和预制型。组装型接头的绝缘局部分为两局部：环氧树脂绝缘筒和预制的 应力锥。为了保证应力锥与环氧树脂绝缘筒和应力锥与电缆绝缘结合界面有 足够的压力，以提高结合面允许的最高场强，在设计了一组用于压紧应力锥 的弹簧压紧装置。预制型接头由富有弹性的硅橡胶或三元乙丙橡胶制成。接 头集改善电场分布的应力锥、导体屏蔽、绝缘屏蔽和接头的主绝缘于一体， 全部在工厂预制成型，由过赢配合来保证结合面的压力；又由于硅橡胶和三 元乙丙橡胶的膨胀系数接近且具有弹性，在运行中当负荷变化、温度变化引 起热胀冷缩时，能自动平衡，不会产生相对位移。电缆接头又分为电缆终端接头和电缆中间接头，不管什么接头形式，电缆接 头故障一般都出现在电缆绝缘屏蔽断口处，因为这里是电应力集中的部位， 因制造原因导致电缆接头故障的原因有应力锥本体制造缺陷、绝缘填充剂问 题、密封圈漏油等原因。事故案例1： 110千伏预制式中间接头击穿事故，运行时间一年，击穿 部位是硅橡胶应力锥。原因分析：这批中间接头在制作过程中预扩充时也发 现过屡次应力锥破裂问题，厂家确认局部产品在工厂内硫化过程中出现氯原 子混入的现象导致硅橡胶弹性下降，只要通过预扩充没有破裂的应力锥可以 保证平安运行。在该工程发电将近一年后，发生中间接头击穿故障，解剖发 现应力锥本体开裂，接头发生滑闪放电导致击穿。该工程在2001年进行交 流耐压试验时又有两只接头在试验过程中击穿，击穿原因也是应力锥本体开 裂，接头发生滑闪放电导致击穿更进一步证明该公司这批产品质量不稳定。图二应力锥击穿后外观图图三电缆外表爬电痕迹图图四 电缆中间接头解剖图图五GIS终端头击穿情况图事故案例2： GTS终端接头击穿事故，运行时间接近两年时间，直接的击穿点在电缆终端内应力锥中间，半导电应力管上方37mm处，电缆线芯与 应力锥间放电，应力锥和电缆上各烧出一个18X20mm的孔洞，环氧套管被 炸成四大块及一些碎片。事故原因分析：因为终端接头出线杆工艺要求包绕 PVC带和VDG绝缘带，PVC带包VDG

《110千伏及以上高压交联电缆系统故障分析.docx》由会员公****分享，可在线阅读，更多相关《110千伏及以上高压交联电缆系统故障分析.docx》请在金锄头文库上搜索。