110kV电缆终端故障分析及处理研究

【摘要】本文就一起典型的110kV电缆终端击穿事故，分析了电缆终端故障产生的原因，并提出了电缆终端安装工作应重点关注的环节和防范电缆故障的措施。

【关键词】110kV电缆；终端故障；处理

1.前言

电缆终端应具有能满足电缆线路在各种状态下长期安全运行的良好的连接特性和电气绝缘结构，有良好的密封性并能承受一定的机械应力，能经受电气系统各种原因引起的过电压等。由于电缆终端的电场集中、结构复杂，电缆终端的故障总是频繁发生，每次故障一般都会造成大面积的停电，直接或间接的经济损失很大。本文就110kV电缆终端故障分析及处理研究进行了阐述。

2.故障原因分析

佛山市某110 k V 输电线路发生C 相接地故障跳闸，重合闸不成功，跳三相，故障相电流值7.2k A。故障发生后，工程部立即组织人员进行故障点查找，工作人员在出线塔下用望远镜观察到C 相电缆终端有放电烧黑的痕迹，将同塔另一回线路停电后，登塔确认了故障点，锯下故障电缆终端观察发现，卡箍处的电缆主绝缘有一直径约35mm 的穿孔，铝护套与应力锥接合部位移形成约8 mm的开距，卡箍处芯线导体有一直径约20 mm的穿孔，为了弄清楚此次电缆终端头故障原因，从以下几个方面进行了分析查找。

2.1产品质量方面。检查了电缆和电缆终端生产厂家提供的出厂试验报告，均为合格，电缆头制作施工记录齐全，规范，测量硅橡胶应力锥与电缆本体的安装尺寸正确。初步分析可排除电缆及电缆终端产品有质量缺陷。

2.2 施工工艺方面。按照厂家施工工艺，在干式电缆终端制作时，确定了主绝缘锥体的尺寸和保护管的起始尺寸后，将应力锥尾部用灌胶筒、热缩管、卡箍套入电缆。剥除外护套并用玻璃刮去半导电层，打磨、清洁处理后涂抹硅脂，将应力锥安装在主绝缘上，然后清洁应力锥和电缆表面，涂抹硅脂在硅橡胶绝缘伞裙内侧，用手将其推到电缆上。在铝护套和应力锥边缘之间用绝缘胶带进行包覆，将灌胶筒和内径绕包密封并扎紧断面，然后把灌胶筒推至应力锥根部，内外用密封条密封，将胶沿灌胶孔慢慢倒人，待填满后，清除表面溢胶，将热缩管推至应力锥根部加热密封，热缩管上用绝缘胶带包扎，最后用卡箍固定。根据现场观察厂家施工，还不能排除施工工艺未达要求而留下的隐患，对此需要进一步分析判断。

2.3 工程设计方面。电缆终端的安装，工程设计时为考虑塔的美观，采用了紧凑型设计。电缆塔共设计了4根横杆，从上到下A，B，C 三相分别固定在横杆上。A 相电缆固定点在②号横杆以下，B 相电缆固定点在③号横杆以下， C 相电缆固定点在④号横杆以上，显而易见，C 相电缆头的弯曲程度远大于A，B相。从安装上看，终端尾部电缆的安装弯曲半径小于国标规定的最小20倍电缆直径。在这种情况下终端尾部和电缆主绝缘及绝缘屏蔽切断处的界面压力就会发生以下变化。①橡胶制品应力锥是弹性体，力的传递与刚体不一样。尽管电缆绝缘表面打磨得很光滑而且涂了硅脂，扩张后的橡胶应力锥套在电缆主绝缘上并不能滑动自如，特别是运行一段时间后，很难再移动。若电缆位置没有置正，电缆终端头弯曲会使应力锥部位的压应力不均匀。弯曲上半部界面压力变小，可能使应力锥和电缆绝缘的接触界面偏离设计状态，甚至产生气隙，最终导致该处承受的切向电场强度在界面上产生局放，造成绝缘故障。②弯曲下半部界面由于界面摩擦产生阻力，终端尾部内表面有可能发生细小的褶皱现象，这样就形成了一连串的小气隙。根据局放理论，空气隙的放电电压是正常界面的十几分之一，但空气隙上承受的电压又高于正常界面承受电压的数倍，自然发生局放。③有可能在弯曲部位由于和集流环接触，长时间运行中导致电缆本体受损伤，从而导致击穿。为了证明分析的结果，组织人员登塔对线路A，B 两相及另一条线路电缆终端头进行了检查。发现其余终端头都有不同程度疑似局放的疤痕，并且所有的放电部位都在应力锥根部与铝护套之间的接合部位，部分终端应力锥环氧涂层下的主绝缘表面有黄斑，中心部位呈黑色。其他相终端虽然没有击穿，但是观察终端尾部相同位置有疑似放电的痕迹，而且多在弯曲的上部。疑似放电痕迹也有可能是硅橡胶长期和空气接触后的变色现象，材料越薄此现象越明显，但不排除是放电可能。建议随时用红外测温仪监测此位置的温度情况，防止突然情况的发生。由于应力锥根部与铝护套之间是靠灌胶和绝缘胶带包覆，外部用卡箍固定，当电缆被固定时，电缆头被迫弯曲，由于电缆铝护套较坚硬不能随电缆头一起弯曲，导致了接合部发生位移，电缆终端弯曲位置的电场发生了变化，弯曲内侧的电场强度增大，发生局部放电，局放导致的发热进一步加速绝缘劣化，终于使电缆终端在运行中被击穿。

2.4 安装质量方面。查阅相关资料，发现此次电缆安装的施工队伍是某送变电公司，其主要资质是架空线路施工，并非专业的电缆施工队伍，在安装的过程中很有可能使电缆头受力，导致电缆头与电缆发生位移，从而为故障埋下隐患。

2.5工程验收方面。据调查，工程验收时重点关注了变电站内GI S设备，对于电缆塔也有人进行了验收，但因为缺乏专业知识，未能发现电缆头弯曲半径大的缺陷，未将其列人验收整改通知单。

2.6运行管理方面据了解，运行管理人员不清楚110 k V 电缆运行维护项目，也未对其进行周期性试验，运行1年时间内也未对其进行红外测温。

3.防范措施

通过分析，找出此次电缆故障发生的原因，并进行了紧急处理，重新制作了电缆头后恢复了供电。为避免此类故障再次发生，对电缆塔重新进行了设计，择机进行施工整改，并要求运行维护部门在未完成整改之前做好应急处理预案，安排人员加强巡视及特巡次数，对电缆头进行红外测温，一旦发现发热等异常情况立即上报，为避免今后再出现类似故障，应从此次故障中吸取教训，现总结以下几点防范措施：①电缆塔的设计不能只是追求美观，还应考虑到电缆安装的技术要求，这是保证电缆良好运行的基本前提。②设备维护部门应加强对厂家现场制作电缆头的监督管理，确保施工工艺达到国标要求，防止因现场施工工艺不良而留下潜在缺陷。③提高电缆安装质量，需要专门的技术人员进行现场指导，请专业的施工队伍进行安装，严格按照安装工艺施工是减少电缆故障的重要途径。上塔吊装时严禁使电缆头受力弯曲。④应加强验收环节管理，验收人员应接受专业知识培训，懂得电缆验收的标准，要具备在验收过程中发现问题的能力。⑤加大运行监测力度。电缆运行维护部门要加强巡视，重点关注电缆头的运行状况，利用红外测温﹑电缆局放等相应的检测手段进行测试，严防故障发生。

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