技術(shù)解答
1 故障發(fā)生經(jīng)過
2013年9月21日,我們對(duì)220kV某變電站35kV#3電容器進(jìn)線電纜進(jìn)行驗(yàn)收試驗(yàn),試驗(yàn)方法采用的是串諧交流耐壓,三相同時(shí)進(jìn)行,試驗(yàn)電壓為52kV,試驗(yàn)時(shí)間應(yīng)為60分鐘,當(dāng)進(jìn)行到第14分鐘時(shí),發(fā)生高壓閃絡(luò),同時(shí)我們的監(jiān)護(hù)人員在電纜的另一端聽到很強(qiáng)的“啪”的放電聲,隨即又試加電壓,當(dāng)加至31.3kV時(shí)又發(fā)生高壓閃絡(luò),并聽到放電聲,然后逐項(xiàng)加壓,A相升至45kV無閃絡(luò)后退至零,B相36.6kV高壓閃絡(luò),C相24kV高壓閃絡(luò),同時(shí)在電纜另一端聽到放電聲,因此至少兩相有問題。由于我們的監(jiān)護(hù)人員在電纜的另一端聽到了很強(qiáng)的放電聲,所以我們首先懷疑的是電纜終端接頭的問題。
2 故障原因
我們將電纜頭拆開發(fā)現(xiàn)了在屏蔽層、半導(dǎo)體層與主絕緣過濾處存在直徑2厘米的碳狀放電痕跡,如圖1所示。
那么這種現(xiàn)象是如何發(fā)生的呢?根據(jù)電場(chǎng)理論,凡是放電,都是由于絕緣承受不了該處的電場(chǎng)強(qiáng)度所致,所以,一是絕緣降低,二是電場(chǎng)太強(qiáng)造成的。絕緣降低是由于氣隙、受潮和雜質(zhì)等引起的,電場(chǎng)太強(qiáng)則是由于電場(chǎng)畸變導(dǎo)致的。所以,經(jīng)過分析可能有以下幾種原因:
2.1 主絕緣距離不夠
經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn),在電纜頭制作時(shí),保留的主絕緣長度不夠長,如圖2(a)、(b)所示,與配套的冷縮端子相差5.5厘米,因此使絕緣強(qiáng)度下降,導(dǎo)致放電。
2.2 電纜頭應(yīng)力錐安裝位置不合適
應(yīng)力錐是指:在電纜終端和接頭中,自金屬護(hù)套邊緣起繞包絕緣帶(或者套橡膠預(yù)制件),使得金屬護(hù)套邊緣到增繞絕緣外表之間,形成的一個(gè)過渡錐面的構(gòu)成件(在設(shè)計(jì)中,錐面的軸向場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)是一個(gè)常數(shù))。橡膠應(yīng)力錐作為均化電纜終端電場(chǎng)的關(guān)鍵部件之一,其性能能否達(dá)到要求至關(guān)重要,這關(guān)系到電纜終端的實(shí)際使用效果。電纜終端的關(guān)鍵部分就是預(yù)制橡膠應(yīng)力錐與電纜絕緣的界面,該界面的電氣絕緣強(qiáng)度與電纜絕緣表面清潔程度、光潔程度、界面應(yīng)力、橡膠材料等多種因素有關(guān)。合格和正確安裝的電纜應(yīng)力錐附近的場(chǎng)強(qiáng)是均勻分布的,但是,如果主絕緣距離不夠,勢(shì)必導(dǎo)致應(yīng)力錐不能安裝在屏蔽層與半導(dǎo)體層的過濾處,應(yīng)力錐的導(dǎo)電橡膠部分處在強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境中受到電場(chǎng)力的作用,在強(qiáng)電場(chǎng)力的作用下,橡膠應(yīng)力錐的應(yīng)力分布狀態(tài)就會(huì)發(fā)生變化,界面應(yīng)力的情況也隨之發(fā)生變化。因此應(yīng)力錐起不到改善金屬護(hù)套末端電場(chǎng)分布、降低金屬護(hù)套邊緣處電場(chǎng)強(qiáng)度的作用。應(yīng)力錐一旦失去作用,在電纜頭線芯和屏蔽層的切斷處就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象,電場(chǎng)強(qiáng)度最大,當(dāng)電壓達(dá)到一定高度,作用一定時(shí)間后,該處的絕緣承受不住如此的電場(chǎng)強(qiáng)度,從而發(fā)生閃絡(luò),甚至是擊穿。因此應(yīng)力錐失去作用是發(fā)生本次放電的主要原因。
2.3 屏蔽層、鎧裝層接地不良
屏蔽層和鎧裝層與接地編織線接觸不良,是產(chǎn)生放電的可能原因。
2.4 主絕緣表面存在劃痕、毛刺、半導(dǎo)體等
電纜半導(dǎo)體、屏蔽層剝切后,刀痕過深或沒有清除干凈,其半導(dǎo)體殘留在主絕緣層上,或清洗時(shí)沒有遵循工藝要求,來回擦洗,留下隱患,產(chǎn)生閃絡(luò)放電。
2.5 半導(dǎo)體層與屏蔽層、絕緣層之間壓接不緊,留有氣隙,產(chǎn)生氣泡,導(dǎo)致放電。
2.6 冷縮硅膠套管是預(yù)制成型附件,必須與電纜截面相配套
做接頭前若沒有認(rèn)真檢查是否配套,勢(shì)必造成收縮不緊密而不能保證界面壓強(qiáng),導(dǎo)致雜質(zhì)、侵入氣隙或受潮。
3 防范對(duì)策及處理
3.1 制作前,首先應(yīng)檢查電纜附件與電纜是否匹配,這樣才能嚴(yán)格控制冷縮硅橡膠絕緣套管的過盈量,保證其有足夠的握緊力,使界面接觸緊密,沒有氣隙。
3.2 電纜頭制作時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按照安裝使用說明的要求,即銅屏蔽、半導(dǎo)電層、主絕緣和線芯的長度均按照安裝工藝的要求切割和截取,保證應(yīng)力錐的作用。
3.3 為了避免屏蔽層、鎧裝層接地不良的問題,在安裝時(shí),應(yīng)保證銅屏蔽和鎧裝的清潔,用恒力彈簧將銅編織線卡在銅屏蔽和鎧裝上,并用PVC帶包好恒力彈簧,然后再繞一層填充膠帶,并將接地銅編織線夾在中間,最后在填充膠外繞一層橡膠帶。
3.4 在制作過程中,應(yīng)控制用力,盡量避免電纜主絕緣、半導(dǎo)體、屏蔽層在剝切后刀痕過后或沒有清除干凈。所以應(yīng)用砂紙打磨絕緣層表面,除去絕緣層表面的劃傷、凹坑或殘留半導(dǎo)體層,并除去壓接線端子導(dǎo)致棱角的毛刺,用清潔巾將電纜絕緣表面清洗干凈,待清洗劑揮發(fā)后,將硅脂均勻涂在絕緣層表面,這樣可保證消除由于刀痕過深和半導(dǎo)體殘留物留下的隱患,避免閃絡(luò)放電。
3.5 為了避免半導(dǎo)體層與屏蔽層、絕緣層之間壓接不緊,留有氣隙,產(chǎn)生氣泡放電的現(xiàn)象,我們的對(duì)策是在銅屏蔽帶上約1—2毫米厚的半導(dǎo)電帶,并用少量半導(dǎo)電帶將銅屏蔽與外半導(dǎo)電層的臺(tái)階覆蓋住。半導(dǎo)電層末端用刀具倒角,使半導(dǎo)電層與絕緣層平滑過渡。
按以上對(duì)策處理后,耐壓試驗(yàn)一次性通過。
4 結(jié)束語
為了減少及避免電纜故障,電纜施工期間應(yīng)做好電纜和電纜福建的防潮、防塵、防外力損傷措施。在現(xiàn)場(chǎng)安裝高壓電纜附件之前,其組裝部件應(yīng)視窗陪。安裝現(xiàn)場(chǎng)的溫度、適度和清潔度應(yīng)符合安裝工藝要求,嚴(yán)禁在雨、霧、風(fēng)沙等有嚴(yán)重污染的環(huán)境中安裝電纜附件。