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35kV及以下塑料绝缘电力电缆在运行中产生的故障分析

2017-06-16 来源:买卖宝

电力电缆线芯在紧压过程中容易产生尖锐毛刺。随着运行电压升高,导体表面电场增大,毛刺尖端电场严重畸变,导致引发主绝缘树枝状放电。

35kV及以下塑料绝缘电力电缆在运行中产生的故障分析

1.水树枝劣化

它是XLPE电缆事故的主要原因,约占事故的71%,多发生于自然劣化。 

2.铜屏蔽带断裂

在铜屏蔽带一端接地的电缆中,当铜屏蔽带断裂时,非接地一端的铜屏蔽带成为非接地状态,该铜屏蔽带上将感应出高电压,这个高电压若导致断裂部位发生放电,往往引起绝缘破坏。

铜屏蔽带断裂的特征是:

(1)单芯电缆比三芯电缆的事故多。

(2)从投运到破坏的时间,从数周到数年不等。

(3)断裂部位的导体电阻增大到数千欧,不能保护非接地侧电缆的对地闪络。

(4)断裂部位放电时冒火、冒烟,严重时可能引起火灾。

3.铜屏蔽接地故障

XLPE电缆铜屏蔽接地故障已逐渐引起现场的重视。       

例如某地区的XLPE电缆多半采取直埋方式,为此将终端头的铜屏蔽地线和钢铠地线分别引出,接地线截面分别不小于25mm2和10mm2,从热缩手套下引出时应互相绝缘,通过以上两项改进,就有条件在终端头处定期测量钢铠对地和钢铠对铜屏蔽的绝缘电阻,可间接反映电缆内、外护套有无损伤,从而可以判断电缆是否受潮。

检测发现电缆铜屏蔽接地,在某变点所终端侧绝缘电阻为0.01MΩ。

进一步检测发现,故障点的位置在离变电所1973m的4号电缆接头上。把4号接头刨开,把接头内、外护套分别剥开检查,发现造成铜屏蔽接地的原因是内、外护套搭接处密封不严,钢铠甲和铜屏蔽处均有潮气存在。针对故障原因,用喷灯对该接头进行充分排潮后,把铜屏蔽在接口处断开,分别遥测接头两侧铜屏蔽对地绝缘电阻,测量结果是:变电所侧为4.5MΩ,终端侧为5MΩ。由于处理及时,避免了事故发生。 

4.电缆护层故障 

单芯XLPE电缆能否安全可靠地运行,与其护层能否安全可靠运行关系密切。电缆护层采用一端接地方式时,要求该电缆的护层必须绝缘良好。当电缆护层发生接地时,运行中电缆护层将受到交变磁场的作用,在铝波纹护层上将产生感应电压,使直接接地端和电缆护层的绝缘不良处产生“环流”。“环流”使铝波纹层发热,并使输送容量降低30%~40%;而且严重的可将金属护层烧穿,护层烧穿后将使电缆的主绝缘裸露在外,与地下(或空气中)的水分或潮气相接触,使绝缘层遭受破坏,最终导致绝缘击穿。

5.线芯屏蔽层厚薄不均匀

电力电缆线芯在紧压过程中容易产生尖锐毛刺。随着运行电压升高,导体表面电场增大,毛刺尖端电场严重畸变,导致引发主绝缘树枝状放电。因此,3kV及以上的XLPE电力电缆均要求设计由半导电材料构成的线芯屏蔽层和绝缘屏蔽层。半导电线芯屏蔽层的主要作用是:均匀线芯表面电场、防止气隙、提高电缆局部放电电压、屏蔽线芯毛刺、抑制树枝引发和树枝状放电,还起热屏障作用。因此它直接影响电缆的安全运行和寿命。例如:

(1)某YJV-26/35型、3×400mm2的XLPE电缆投入运行8天后发生故障,电缆本体绝缘几乎全部烧融,铜芯均有过热退火痕迹,位于铜屏蔽接地处上方16mm和51mm两处的铜线芯被烧熔化为黄豆大小粒状,铜接线端子完好。

(2)某YJV-26/35型、3×400mm2的XLPE电缆敷设竣工后做直流耐压试验时,在距一端点约4.7m处发生击穿。

现场解剖检查、分析两起故障电缆、起主绝缘和绝缘屏蔽层无明显制造质量问题,而线芯屏蔽层厚薄不均匀,最薄处厚度约0.67mm,最后处厚度约1.22mm,碳黑分散比较均匀,体积电阻率约为106Ω·cm。因此,可以判断:故障的原因是线芯屏蔽层比较薄、体积电阻率偏高,不足以屏蔽线芯毛刺或铜屑所引起的畸变电场尖端放电,主绝缘迅速被破坏,最后导致电击穿。

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