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電力電纜常見(jiàn)故障以及真實(shí)事故案例分析

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電力電纜常見(jiàn)故障以及真實(shí)事故案例分析


電力電纜是電氣工程的重要組成部分,用來(lái)傳輸和分配電能,具有占地少、供電可靠、施工便利、絕緣性能好、能提供容性功率提高功率因素、運(yùn)行及維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。但電力電纜存在絕緣老化變質(zhì)、電纜接頭過(guò)熱、保護(hù)層機(jī)械損傷、諧波及過(guò)電壓造成擊穿引起電纜故障、中間接頭及終端頭設(shè)計(jì)、電纜頭材料選擇和制作工藝影響等問(wèn)題。同時(shí)電纜事故往往造成一定的損失。


電力電纜常見(jiàn)故障以及真實(shí)事故案例分析


電力電纜主要故障


絕緣老化變質(zhì);電力電纜長(zhǎng)期處于電、熱、化學(xué)及機(jī)械作用環(huán)境中,從而使絕緣介質(zhì)發(fā)生物理及化學(xué)變化,導(dǎo)致介質(zhì)損耗加大,絕緣強(qiáng)度下降。


電纜過(guò)熱;造成電纜過(guò)熱的主要原因是電纜內(nèi)部氣隙游離造成局部受熱,加速絕緣老化、碳化,電纜過(guò)載或表面散熱不佳導(dǎo)致絕緣加速老化。


過(guò)電壓造成擊穿;雷擊過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓使電纜絕緣所承受的耐受電壓超過(guò)允許值而造成擊穿。


中間接頭、終端頭材料選擇和制作工藝問(wèn)題;設(shè)計(jì)電纜電壓等級(jí)低于運(yùn)行電壓,電纜處于長(zhǎng)期過(guò)電壓運(yùn)行狀態(tài),加速絕緣老化,縮短電纜使用壽命。電纜頭材料選擇不當(dāng),由于電纜絕緣材料和電纜頭材料材質(zhì)不同,熱脹冷縮系數(shù)不同,長(zhǎng)期運(yùn)行電纜和電纜頭之間產(chǎn)生間隙,發(fā)生樹(shù)狀爬電,引發(fā)電纜放電擊穿。電纜頭制作工藝不規(guī)范,剝離半導(dǎo)體時(shí)損傷電纜絕緣,半導(dǎo)體剝離長(zhǎng)度不夠,絕緣表面存在微粒、灰塵等雜質(zhì),造成絕緣強(qiáng)度下降,使用壽命縮短。


絕緣受潮、腐蝕、外力損傷;中間接頭或電纜頭因做頭密封不嚴(yán)造成絕緣受潮,穿墻套管外側(cè)防雨棚設(shè)計(jì)不合理,造成電纜頭長(zhǎng)期淋雨受潮,引起電纜頭擊穿放電。


電力電纜常見(jiàn)故障以及真實(shí)事故案例分析


事故案例


老滿城220kV變電站#1電抗器35kV高壓電纜在運(yùn)行過(guò)程中先后發(fā)生兩次擊穿事故?,F(xiàn)場(chǎng)檢查和資料查閱認(rèn)定電纜頭采用熱縮材料,在晴朗無(wú)風(fēng)天氣制作,嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)進(jìn)行施工,線芯距最近接地點(diǎn)距離為700 mm,大于規(guī)范要求的250mm。電纜試驗(yàn)報(bào)告各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合交接試驗(yàn)規(guī)程合格要求。經(jīng)綜合分析,設(shè)計(jì)電纜電壓等級(jí)為35KV,而變電站主變壓器電壓等級(jí)為220/110/38.5,35KVⅡ段PT變比為38.5/100,擊穿時(shí)盤表顯示電壓為36KV,實(shí)際電壓計(jì)算:36×100/35×38.5/100=39.6KV。電纜處于長(zhǎng)期過(guò)電壓運(yùn)行狀況,造成絕緣加速老化擊穿。


獨(dú)山子百萬(wàn)噸乙烯動(dòng)力站工程35kV段電源進(jìn)線電纜,35kV電纜經(jīng)穿墻套管接入室內(nèi)配電裝置。運(yùn)行過(guò)程中穿墻套管外側(cè)35kV電纜頭擊穿。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)事故調(diào)查認(rèn)定電纜頭制作過(guò)程存在制作工藝不規(guī)范現(xiàn)象,半導(dǎo)體剝離長(zhǎng)度不夠,絕緣表面存在微粒、灰塵等雜質(zhì),同時(shí)穿墻套管外側(cè)防雨棚設(shè)計(jì)不合理,電纜頭較長(zhǎng)時(shí)間淋雨受潮,造成電纜頭擊穿。


墨玉110KV變電站35KV出線電纜,該出線由35KV段出線開(kāi)關(guān)柜通過(guò)35KV出線電纜引接至室外35KV輸電線路,電纜長(zhǎng)度約120米,該電纜在運(yùn)行過(guò)程中電纜頭兩次擊穿。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)事故調(diào)查認(rèn)定,電纜頭選用熱縮材料,由于電纜絕緣材料和電纜頭材料材質(zhì)不同,熱脹冷縮程度不同,長(zhǎng)期運(yùn)行產(chǎn)生間隙,發(fā)生樹(shù)狀爬電,電纜鼻子處通過(guò)爬電對(duì)半導(dǎo)體邊緣放電,擊穿電纜絕緣層,引發(fā)電纜放電擊穿。


呼圖壁寬溝110KV變電站35KV配電裝置出線柜電纜頭擊穿爆炸,造成配電柜受損。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)事故分析認(rèn)定主要原因①電纜設(shè)計(jì)不合理,變壓器出口電壓為38.5KV,電纜選用35KV電壓等級(jí),電纜長(zhǎng)期過(guò)電壓運(yùn)行。②電纜頭固定不合理,該電纜為單芯電纜,電纜頭固定采用鐵皮卡子閉環(huán)固定,構(gòu)成局部環(huán)流發(fā)熱,損傷電纜絕緣。③電纜頭材料選擇為熱縮材料,由于熱脹冷縮,產(chǎn)生間隙,發(fā)生樹(shù)狀爬電,電纜鼻子處通過(guò)爬電對(duì)半導(dǎo)體邊緣放電,擊穿電纜絕緣層,引發(fā)電纜絕緣擊穿(主要原因)。④運(yùn)行人員操作不當(dāng),第一次對(duì)地放電跳閘后,在未查明原因的情況下進(jìn)行二次合閘,造成電纜爆頭,事故損失擴(kuò)大。


電力電纜常見(jiàn)故障以及真實(shí)事故案例分析


電力電纜故障分析


電力電纜過(guò)負(fù)荷擊穿

電纜處于長(zhǎng)期滿負(fù)荷或經(jīng)常過(guò)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),造成電纜出現(xiàn)絕緣老化和半導(dǎo)體鼓脹裂紋等缺陷,逐漸發(fā)展為故障,在送電負(fù)荷較大的情況下,極易導(dǎo)致電纜線芯溫度不斷升高,在高溫、電壓的作用下絕緣老化加劇,使用壽命縮短,逐漸發(fā)展為電纜擊穿故障。


電力電纜設(shè)計(jì)不合理

2003年前后,新疆變電站工程設(shè)計(jì)基本上選用35KV電壓等級(jí)電纜,而實(shí)際主變壓器電壓為38.5KV,造成電纜長(zhǎng)期過(guò)電壓運(yùn)行,加速電纜老化,遇到操作過(guò)電壓等電壓波動(dòng),極易造成電纜頭擊穿。


電纜頭或中間接頭材料問(wèn)題

由于電纜頭材料價(jià)格差異較大,部分工程為降低成本選用熱縮材料。運(yùn)行過(guò)程中電纜發(fā)熱,由于電纜絕緣材料和電纜頭材料材質(zhì)不同,熱脹冷縮程度不同,長(zhǎng)期運(yùn)行在電纜和電纜頭材料中間產(chǎn)生間隙,發(fā)生樹(shù)狀爬電,電纜鼻子處通過(guò)爬電對(duì)半導(dǎo)體邊緣放電,擊穿電纜絕緣層,引發(fā)電纜放電擊穿。


電力電纜因諧振過(guò)電壓擊穿

部分回路多次施加相同幅值電壓,每次產(chǎn)生一定程度的絕緣損傷,在正常運(yùn)行期間逐漸積累造成絕緣降低,出現(xiàn)絕緣薄弱環(huán)節(jié),在諧波過(guò)電壓超過(guò)電纜損傷部位的極限值時(shí),引起電纜擊穿。


電纜終端制作工藝

電纜終端電暈放電主要是因?yàn)殡娎|三芯分叉處距離較小,芯與芯之間的空隙形成一個(gè)電容,可導(dǎo)致相間或?qū)Φ胤烹?,長(zhǎng)期放電會(huì)使電纜終端損壞。對(duì)電纜在線監(jiān)測(cè)期間使用TEV暫態(tài)電壓測(cè)試儀發(fā)現(xiàn)電纜三指套處電暈放電幅值高達(dá)28dB??梢耘袛嚯娎|終端制作和安裝工藝不良再加上積污,從而引起電暈放電。




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