电工电气网上商城

110kV及以上高压电缆故障分析

2015-11-23 来源:买卖宝

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主流产品已经广泛应用于输电线路和配电网中。

110kV及以上高压电缆故障分析

1 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2004年6月,投运的220 kV电压等级交联聚乙烯电力电缆有83 km,110 kV电压等级的有300多km。全国据不完全统计,已投入运行的110 kV及以上的高压电缆线路已经超过1 000 km,最高电压等级已达500 kV。

资料表明:在对全国主要城市126家电力电缆运行维护单位10 kV以上的电力电缆(总长度91 000 km)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,10~220 kV电力电缆的平均运行故障率由1997年的11.3次/(百公里•年)逐年下降到2001年的5.2次/(百公里•年),但相对经济发达国家仍高出约10倍。

2 高压电缆故障分析

高压电缆系统故障分类的方法很多,按照故障产生的原因大致分为制造原因、施工质量原因、设计单位设计原因、外力破坏四大类。

1.1 制造原因

制造原因根据发生部位不同,又分为电缆本体原因、电缆接头原因和电缆接地系统原因三类。

1.1.1 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已经成熟,而且电缆在出厂前要进行交流耐压试验,试验标准160 kV,半小时通过为合格(IEC60840标准要求),所以一般电缆本体出现问题的概率比较小。经笔者的考察了解,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、操作人员和严格的检验控制。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,情况比较严重的可能在竣工试验中或投运后不久即出现故障,大部分在电缆系统中以缺陷形式存在,对电缆长期安全运行造成严重隐患。

事故案例:电缆本体击穿事故。110 kV电缆竣工后通过了5 min,1.7U0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60 min,1.7U0),但投运12 h之后就发生了电缆本体击穿事故,击穿情况见图1,经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,怀疑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已经部分受损所致。

电缆本体击穿情况

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、绝缘屏蔽表面有铜屑、铝护套变形、绝缘偏心、绝缘内有杂质、绝缘屏蔽划伤等问题,多次出现过因产品质量原因而退货的情况。

1.1.2 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,绝缘带层间不可避免地会有气隙和杂质,所以容易发生问题。现在国内普遍采用的型式是组装型和预制型。组装型接头的绝缘部分分为环氧树脂绝缘筒和预制的应力锥两部分。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,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,由过盈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。

1.1.3 电缆接地系统原因

电缆接地系统包括电缆接地箱、电缆接地保护箱(带护层保护器)、电缆交叉互联箱、护层保护器等部分。一般容易发生的问题主要是因为箱体密封不好进水导致多点接地,引起金属护层感应电流过大。另外护层保护器参数选取不合理或质量不好,氧化锌晶体不稳定也容易引发护层保护器损坏。

1.2 施工质量原因

因为施工质量导致高压电缆系统故障的事例很多,主要原因有:①施工现场条件比较差,电缆和接头在工厂制造时环境和工艺要求都很高,而温度、湿度、灰尘都不好控制。②电缆接头施工工艺要求比较高,一般要求施工人员练习3年后才能安装110 kV及以上接头,而有些施工队伍施工水平不高,甚至存在盲目施工问题。③电缆施工过程中在绝缘表面难免会留下细小的滑痕,半导电颗粒和砂布上的沙粒也有可能嵌入绝缘中,另外接头施工过程中由于绝缘暴露在空气中,绝缘中也会吸入水分,这些都给长期安全运行留下隐患。④安装时没有严格按照工艺施工或工艺规定,没有考虑到可能出现的问题。⑤竣工验收采用直流耐压试验造成接头内形成反电场导致绝缘破坏。⑥因密封处理不善导致。

对于终端接头密封,主要应是防止绝缘油渗漏。终端接头漏油问题是困扰各地电缆运行管理部门的主要问题之一,因为一般终端接头都不采用外置油压补偿装置,所以终端漏油后运行部门并不知道内部油量多少,只能加强监测。终端内油量减少会导致电场分布的改变,造成电缆内绝缘爬距变化,最终导致接头击穿。目前堵漏技术很难解决绝缘油渗漏问题,虽然现在各地开始采用干式终端接头,但因为大量油终端的存在,终端接头渗漏还将是一个长期问题。

对中间接头密封来说,主要应提高防水性。南方水位高,不管采用排管、直埋接头还是沟槽电缆接头都经常泡在水中。北方虽然水位低,但在雨季隧道、排管的接头井内也经常有积水。所以保证中间接头的密封防水性至关重要。因为从严格意义上讲,塑料无法保证水分子的侵入,所以北京地区规定中间接头必须采用金属铜外壳外加PE或PVC绝缘防腐层的密封结构,在现场施工中保证铅封的密实,这样有效地保证了接头的密封防水性能。

因施工质量原因造成的严重缺陷一般在投运前的竣工试验时或投运后一两年内就会出现故障,而一些小的问题可能就成为长期运行的隐患。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是减少电缆事故的重要手段。

至于在电缆敷设过程中侧压力超过要求、电缆弯曲半径过小、刮伤外护套等情况经常遇到,接头制作过程中电缆处理粗糙,电缆表面有剥削绝缘屏蔽时留下的刀痕、电缆未加热调直、绝缘屏蔽末端有凹坑等情况也时有发生,这些对电缆系统长期安全运行危害很大,甚至导致电缆系统在一两年内出现故障。

1.3 外力破坏

随着城市建设的发展,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到外力破坏。关于直埋电缆被外力破坏的事例很多,大部分情况是被挖断,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。

1.4 设计单位设计原因

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部分对电缆专业知识了解甚少,有些都不知道护层保护器、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。

2 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。我们只能从一些表面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较晚,最早投运时间是1988年,运行时间才16年,绝大部分都是在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。为保障电网安全,保证电缆系统安全运行,应采取以下预防措施:

(1) 加强电缆质量检验工作。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,送武高所或上海电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避免采用直流耐压,可以采用串联谐振或VLF的方法,如果没有相应设备也可以采用24 h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,充分考虑在长期安全运行中电缆系统可能遇到的情况,为保证电缆系统长期安全运行努力。

(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。

上一篇:没有了

下一篇:没有了

一键免费找货

10秒登记,免费获取专业报价

· 专业垂直的电工电气采购平台

· 在买卖宝采购省时·省钱·省心,58%用户回购

服务热线

400-828-0188

08:00-22:00

周一至周日

Copyright 远东买卖宝网络科技有限公司.All Rights Reserved. 苏ICP备20037087号-1