林 亮

(國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司太倉(cāng)市供電公司，江蘇 太倉(cāng) 215400)

一起電纜中間頭故障的分析和處理

林 亮

(國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司太倉(cāng)市供電公司，江蘇 太倉(cāng) 215400)

電纜中間頭易發(fā)生故障，影響電網(wǎng)安全，是配網(wǎng)運(yùn)行管理上的薄弱環(huán)節(jié)。介紹一起配網(wǎng)電纜中間頭接地故障的經(jīng)過(guò)，對(duì)電纜中間頭故障原因進(jìn)行分析，指出配網(wǎng)電纜事故處理時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題，并提出配網(wǎng)電纜中間頭在實(shí)際使用中的改進(jìn)措施。

配網(wǎng)；電纜；冷縮中間頭；接地故障

0 引言

隨著城市“三線入地”工程的開(kāi)展，在城區(qū)配網(wǎng)改造工程中，大量架空線改為電纜入地。與架空線相比，電纜具有不占用地面空間、絕緣性好、供電可靠等優(yōu)點(diǎn)。但電纜中間頭故障引起的事故頻繁發(fā)生，根據(jù)我國(guó)電纜事故統(tǒng)計(jì)，約70 %的事故發(fā)生在電纜終端頭和中間頭，而電纜中間頭的數(shù)量和發(fā)生事故的概率遠(yuǎn)高于終端頭。因此，加強(qiáng)對(duì)電纜中間頭的管理，是配網(wǎng)運(yùn)行管理亟待解決的問(wèn)題。

1 故障過(guò)程

某110 kV變電站1號(hào)主變供20 kVⅡ段母線上的225甲線與2號(hào)主變供20 kVⅣ段母線上的245乙線對(duì)供，如圖1所示(開(kāi)關(guān)實(shí)心表示合位，空心表示分位)。225甲線開(kāi)關(guān)與245乙線開(kāi)關(guān)的重合閘裝置均啟用。

2014-06-21T02:44，該變電站225甲線速切保護(hù)動(dòng)作，重合不成功，225甲線—乙線245C進(jìn)線開(kāi)關(guān)之間失電。由于線路較長(zhǎng)且支線較多，夜晚能見(jiàn)度低不利于現(xiàn)場(chǎng)查找，在初步巡線無(wú)果后，征得分管領(lǐng)導(dǎo)同意后，采取先停用兩側(cè)變電站開(kāi)關(guān)重合閘后采用分段試送的方法逐段排查。當(dāng)試送至乙線2455進(jìn)線開(kāi)關(guān)—乙線2454進(jìn)線開(kāi)關(guān)之間時(shí)，出現(xiàn)C相金屬性接地，判斷第1故障點(diǎn)在乙線2455進(jìn)線開(kāi)關(guān)—乙線2454進(jìn)線開(kāi)關(guān)之間。將乙線2455進(jìn)線開(kāi)關(guān)和乙線2454進(jìn)線開(kāi)關(guān)改為冷備用后，再將乙線245C進(jìn)線開(kāi)關(guān)由冷備用改為運(yùn)行，出現(xiàn)A相金屬性接地后245乙線開(kāi)關(guān)跳閘。經(jīng)分段試送，確認(rèn)第2故障點(diǎn)在乙線2453進(jìn)線開(kāi)關(guān)—乙線245B進(jìn)線開(kāi)關(guān)之間。后經(jīng)搶修人員現(xiàn)場(chǎng)檢查，確認(rèn)2個(gè)

圖1 225甲線——245乙線線路結(jié)構(gòu)

故障點(diǎn)均有電纜中間頭浸在水中，導(dǎo)致線路短路。

2 故障分析

2.1 電纜中間頭故障原因

2.1.1 工作環(huán)境因素

電纜中間頭主要有熱縮和冷縮2種。冷縮中間頭具有價(jià)格便宜、對(duì)制作環(huán)境要求低、制作時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)，在工程中得到了廣泛應(yīng)用。冷縮中間頭在投運(yùn)后，由于冬夏交替、溫度迭變，繞包處理的電纜外護(hù)套收縮，造成電纜鎧裝層暴露在外，導(dǎo)致電纜內(nèi)部受潮。特別是在浸泡環(huán)境下，潮氣使絕緣層在電場(chǎng)力的作用下形成樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，使電纜絕緣水平下降，最終導(dǎo)致絕緣擊穿。這也是冷縮中間頭故障通常發(fā)生在冬季降溫或大雨后的原因。

太倉(cāng)地區(qū)地下水位較高，一旦電纜溝排水系統(tǒng)堵塞不暢或遇暴雨天氣水位上升過(guò)快，就會(huì)造成電纜長(zhǎng)時(shí)間浸泡在水中，對(duì)電纜中間頭造成不利影響。

2.1.2 制作工藝因素

在制作接頭時(shí)，必須對(duì)電纜的銅屏蔽層、半導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層、線芯進(jìn)行剝切，造成電纜接頭線芯和屏蔽層的切斷處產(chǎn)生電應(yīng)力集中現(xiàn)象，致使電場(chǎng)強(qiáng)度變大，這是整個(gè)接頭的薄弱環(huán)節(jié)。

此次第1故障點(diǎn)的電纜中間頭位于轉(zhuǎn)彎井，承受少許的彎曲力，造成電場(chǎng)力分布不均勻，增大電場(chǎng)畸變；且電纜受潮，最終引起擊穿。

2.1.3 施工質(zhì)量因素

配網(wǎng)電纜中間頭都由施工人員現(xiàn)場(chǎng)制作。冷縮中間頭采用預(yù)擴(kuò)張技術(shù)，對(duì)安裝工藝和安裝精度要求較高。但目前電纜施工人員技術(shù)水平參差不齊，工程監(jiān)理人員驗(yàn)收把關(guān)不嚴(yán)以及原材料可能存在質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致實(shí)際制作的冷縮頭密封性不如熱縮頭。

2.2 多故障點(diǎn)原因

配網(wǎng)接地故障通常為單個(gè)故障點(diǎn)，但此次事故中出現(xiàn)了2個(gè)故障點(diǎn)。這是由于配網(wǎng)屬于小接地電流系統(tǒng)，中性點(diǎn)不接地，當(dāng)發(fā)生單相金屬性接地后，接地相電壓近似為0，其余兩相升高為線電壓，線路開(kāi)關(guān)不跳閘，維持單相接地運(yùn)行。此時(shí)如果其他電纜中間頭也出現(xiàn)滲水或制作質(zhì)量不高的問(wèn)題，容易造成絕緣擊穿。電纜中間頭滲水后，內(nèi)部形成水樹(shù)枝結(jié)構(gòu)，也容易導(dǎo)致金屬護(hù)套多點(diǎn)接地。試送時(shí)對(duì)電纜的沖擊亦有可能造成絕緣擊穿。如果擊穿相與之前的接地相為不同相，就會(huì)導(dǎo)致兩相接地短路跳閘。

2.3 支線告警原因

在試送前的帶電巡線過(guò)程中，巡線人員曾匯報(bào)乙線3號(hào)環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)的乙線31號(hào)支線有接地告警信號(hào)，但現(xiàn)場(chǎng)做耐壓試驗(yàn)結(jié)果正常，調(diào)度員發(fā)令試送也正常，因此判斷接地告警信號(hào)為誤發(fā)信。造成這種現(xiàn)象的可能原因有：

(1) 告警信號(hào)為歷史信息，未及時(shí)復(fù)歸，對(duì)巡線人員造成誤導(dǎo)；

(2) 由于支線過(guò)多、用戶性質(zhì)較為復(fù)雜，對(duì)保護(hù)接地選線判斷造成干擾，影響了選線判斷結(jié)果。在實(shí)際工作中，配網(wǎng)人員反映該保護(hù)告警對(duì)判斷故障點(diǎn)準(zhǔn)確度不高。

3 故障處理

配網(wǎng)電纜鋪設(shè)在電纜溝中，查看時(shí)需要人力撬開(kāi)電纜蓋板，效率較低，給巡線帶來(lái)困難。太倉(cāng)配網(wǎng)未實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化，無(wú)法自動(dòng)查找故障點(diǎn)；環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)開(kāi)關(guān)接地告警準(zhǔn)確度不高，增加了巡線難度。

調(diào)度規(guī)程規(guī)定電纜線路故障跳閘不能強(qiáng)送，如巡線未找到故障點(diǎn)，原則上需要經(jīng)過(guò)耐壓試驗(yàn)正常后才能試送電。但由于該線路較長(zhǎng)、支線較多，單條支線電纜耐壓試驗(yàn)約20 min，如逐條對(duì)電纜做耐壓試驗(yàn)，將造成停電時(shí)間較長(zhǎng)，因此可向分管領(lǐng)導(dǎo)申請(qǐng)電纜線路分段試送。

配網(wǎng)電纜事故處理時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題。

(1) 正常運(yùn)行時(shí)，全電纜線路的變電站開(kāi)關(guān)重合閘為停用狀態(tài)，非全電纜線路的變電站開(kāi)關(guān)重合閘為啟用狀態(tài)。事故跳閘后，非全電纜線路試送前應(yīng)停用變電站開(kāi)關(guān)重合閘，在線路全部送電后啟用，以免跳閘后短時(shí)間內(nèi)再次重合在故障點(diǎn)對(duì)電纜造成二次沖擊。

(2) 在處理配網(wǎng)架空線路故障時(shí)，通常根據(jù)具體情況選擇多種方法試送。單電源供電線路選擇從近電源側(cè)逐段試送，也可選擇從遠(yuǎn)電源側(cè)逐段試送。多電源對(duì)供線路可采用“二分法”試送，即選擇故障線路中間的一處柱上開(kāi)關(guān)或環(huán)網(wǎng)柜開(kāi)關(guān)拉開(kāi)，將故障線路分為2部分，從一側(cè)開(kāi)關(guān)試送，如試送成功，即故障點(diǎn)在另一段；如試送不成功，說(shuō)明故障點(diǎn)在該段線路內(nèi)，另一段線路可用對(duì)側(cè)開(kāi)關(guān)送電。

但對(duì)單電源供電的電纜線路，試送時(shí)應(yīng)選擇從近電源側(cè)逐段試送；對(duì)多電源對(duì)供的電纜線路，可采用“二分法”將故障線路分為2部分后，從近電源側(cè)逐段試送。試送不宜從遠(yuǎn)電源側(cè)試送，以免造成電纜線路多次跳閘，沖擊破壞其主絕緣。

(3) 調(diào)度員在處理配網(wǎng)架空線路故障時(shí)，一般查出一點(diǎn)故障并隔離后，其他部分可考慮試送，但對(duì)電纜線路應(yīng)考慮可能存在多故障點(diǎn)的情況。對(duì)多電源對(duì)供的電纜線路隔離故障點(diǎn)后，對(duì)側(cè)線路不應(yīng)直接試送，而應(yīng)繼續(xù)采用從近電源側(cè)逐段試送的方法，排查是否有其他故障點(diǎn)。若存在其他故障點(diǎn)，靠近第1故障點(diǎn)的可能性較大。這是由于電纜中間頭內(nèi)部水樹(shù)枝劣化，造成故障點(diǎn)鄰近分布；同時(shí)相鄰部分可能都位于同一積水電纜溝中。

4 改進(jìn)措施

(1) 目前，太倉(cāng)地區(qū)發(fā)生浸水接地短路的電纜中間頭均為冷縮頭工藝，配網(wǎng)人員反映由于冷縮頭制作對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝要求較高，導(dǎo)致實(shí)際制作的冷縮頭密封性不如熱縮頭。因此，后期在更換電纜中間頭時(shí)，對(duì)于兩端電纜長(zhǎng)度裕量不足的中間頭應(yīng)采用熱縮頭工藝。

(2) 對(duì)于兩端電纜長(zhǎng)度裕量較為充足的情況，采用電纜分支箱改造成的連接點(diǎn)，從而抬高連接點(diǎn)的位置，減少中間頭浸水故障的發(fā)生(見(jiàn)圖2)。

(3) 電纜中間頭必須安置于直線井內(nèi)，并盡量遠(yuǎn)離拐彎井，避免電纜彎曲引起電場(chǎng)畸變。

(4) 電纜中間接頭必須嚴(yán)格按照安裝說(shuō)明書安裝，并加強(qiáng)施工人員培訓(xùn)和監(jiān)理驗(yàn)收的力度。

(5) 加強(qiáng)對(duì)電纜溝排水的管理，定期巡視，尤其在大雨后應(yīng)加強(qiáng)巡視，減少電纜浸水情況的發(fā)生。

(6) 加強(qiáng)對(duì)電纜線路設(shè)備的巡查維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，并對(duì)環(huán)網(wǎng)柜保護(hù)歷史信息及時(shí)復(fù)歸。

圖2 改造后的連接點(diǎn)

5 結(jié)束語(yǔ)

配網(wǎng)電纜中間頭事故因其工作環(huán)境和設(shè)備性質(zhì)的特殊性，給未實(shí)施配網(wǎng)自動(dòng)化地區(qū)的管理人員帶來(lái)查找和處理上的不便。以上提出了事故處理意見(jiàn)和改進(jìn)建議，對(duì)尚不具備配網(wǎng)自動(dòng)化條件的地區(qū)配網(wǎng)具有一定參考價(jià)值。

1 熊 俊，陸國(guó)俊，陳志娟，等．一起10 kV電纜中間頭擊穿故障的原因分析[J]．廣東電力，2011，24(5)：89-92.

2016-06-14。

林 亮(1981-)，男，工程師，主要從事電網(wǎng)調(diào)控工作，email：150285279@qq.com。