35kV及以下塑料絕緣電力電纜在運(yùn)行中產(chǎn)生的故障分析
電力電纜線芯在緊壓過程中容易產(chǎn)生尖銳毛刺。隨著運(yùn)行電壓升高,導(dǎo)體表面電場增大,毛刺尖端電場嚴(yán)重畸變,導(dǎo)致引發(fā)主絕緣樹枝狀放電。
1.水樹枝劣化它是XLPE電纜事故的主要原因,約占事故的71%,多發(fā)生于自然劣化。
2.銅屏蔽帶斷裂在銅屏蔽帶一端接地的電纜中,當(dāng)銅屏蔽帶斷裂時(shí),非接地一端的銅屏蔽帶成為非接地狀態(tài),該銅屏蔽帶上將感應(yīng)出高電壓,這個(gè)高電壓若導(dǎo)致斷裂部位發(fā)生放電,往往引起絕緣破壞。
銅屏蔽帶斷裂的特征是:(1)單芯電纜比三芯電纜的事故多。
(2)從投運(yùn)到破壞的時(shí)間,從數(shù)周到數(shù)年不等。
(3)斷裂部位的導(dǎo)體電阻增大到數(shù)千歐,不能保護(hù)非接地側(cè)電纜的對地閃絡(luò)。
(4)斷裂部位放電時(shí)冒火、冒煙,嚴(yán)重時(shí)可能引起火災(zāi)。
3.銅屏蔽接地故障XLPE電纜銅屏蔽接地故障已逐漸引起現(xiàn)場的重視。 例如某地區(qū)的XLPE電纜多半采取直埋方式,為此將終端頭的銅屏蔽地線和鋼鎧地線分別引出,接地線截面分別不小于25mm2和10mm2,從熱縮手套下引出時(shí)應(yīng)互相絕緣,通過以上兩項(xiàng)改進(jìn),就有條件在終端頭處定期測量鋼鎧對地和鋼鎧對銅屏蔽的絕緣電阻,可間接反映電纜內(nèi)、外護(hù)套有無損傷,從而可以判斷電纜是否受潮。
檢測發(fā)現(xiàn)電纜銅屏蔽接地,在某變點(diǎn)所終端側(cè)絕緣電阻為0.01MΩ。
進(jìn)一步檢測發(fā)現(xiàn),故障點(diǎn)的位置在離變電所1973m的4號電纜接頭上。把4號接頭刨開,把接頭內(nèi)、外護(hù)套分別剝開檢查,發(fā)現(xiàn)造成銅屏蔽接地的原因是內(nèi)、外護(hù)套搭接處密封不嚴(yán),鋼鎧甲和銅屏蔽處均有潮氣存在。針對故障原因,用噴燈對該接頭進(jìn)行充分排潮后,把銅屏蔽在接口處斷開,分別遙測接頭兩側(cè)銅屏蔽對地絕緣電阻,測量結(jié)果是:變電所側(cè)為4.5MΩ,終端側(cè)為5MΩ。由于處理及時(shí),避免了事故發(fā)生。
4.電纜護(hù)層故障單芯XLPE電纜能否安全可靠地運(yùn)行,與其護(hù)層能否安全可靠運(yùn)行關(guān)系密切。電纜護(hù)層采用一端接地方式時(shí),要求該電纜的護(hù)層必須絕緣良好。當(dāng)電纜護(hù)層發(fā)生接地時(shí),運(yùn)行中電纜護(hù)層將受到交變磁場的作用,在鋁波紋護(hù)層上將產(chǎn)生感應(yīng)電壓,使直接接地端和電纜護(hù)層的絕緣不良處產(chǎn)生“環(huán)流”?!碍h(huán)流”使鋁波紋層發(fā)熱,并使輸送容量降低30%~40%;而且嚴(yán)重的可將金屬護(hù)層燒穿,護(hù)層燒穿后將使電纜的主絕緣裸露在外,與地下(或空氣中)的水分或潮氣相接觸,使絕緣層遭受破壞,*終導(dǎo)致絕緣擊穿。
5.線芯屏蔽層厚薄不均勻電力電纜線芯在緊壓過程中容易產(chǎn)生尖銳毛刺。隨著運(yùn)行電壓升高,導(dǎo)體表面電場增大,毛刺尖端電場嚴(yán)重畸變,導(dǎo)致引發(fā)主絕緣樹枝狀放電。因此,3kV及以上的XLPE電力電纜均要求設(shè)計(jì)由半導(dǎo)電材料構(gòu)成的線芯屏蔽層和絕緣屏蔽層。半導(dǎo)電線芯屏蔽層的主要作用是:均勻線芯表面電場、防止氣隙、提高電纜局部放電電壓、屏蔽線芯毛刺、抑制樹枝引發(fā)和樹枝狀放電,還起熱屏障作用。因此它直接影響電纜的安全運(yùn)行和壽命。例如:(1)某YJV-26/35型、3×400mm2的XLPE電纜投入運(yùn)行8天后發(fā)生故障,電纜本體絕緣幾乎全部燒融,銅芯均有過熱退火痕跡,位于銅屏蔽接地處上方16mm和51mm兩處的銅線芯被燒熔化為黃豆大小粒狀,銅接線端子完好。
(2)某YJV-26/35型、3×400mm2的XLPE電纜敷設(shè)竣工后做直流耐壓試驗(yàn)時(shí),在距一端點(diǎn)約4.7m處發(fā)生擊穿。
現(xiàn)場解剖檢查、分析兩起故障電纜、起主絕緣和絕緣屏蔽層無明顯制造質(zhì)量問題,而線芯屏蔽層厚薄不均勻,*薄處厚度約0.67mm,*后處厚度約1.22mm,碳黑分散比較均勻,體積電阻率約為106Ω·cm。因此,可以判斷:故障的原因是線芯屏蔽層比較薄、體積電阻率偏高,不足以屏蔽線芯毛刺或銅屑所引起的畸變電場尖端放電,主絕緣迅速被破壞,*后導(dǎo)致電擊穿。
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