帥 勇，李應(yīng)武，楊蓉，謝 佳

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司常德供電分公司，湖南常德415000；2.國網(wǎng)湖南省電力公司益陽供電分公司，湖南益陽413000)

35 kV電纜終端放電及隱患排查方法分析

帥 勇1，李應(yīng)武1，楊蓉1，謝 佳2

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司常德供電分公司，湖南常德415000；2.國網(wǎng)湖南省電力公司益陽供電分公司，湖南益陽413000)

發(fā)生的一起35 kV電纜終端局部過熱認為是電壓致熱性危急缺陷。停電解體檢查發(fā)現(xiàn)因工藝問題使半導(dǎo)體出現(xiàn)尖端，形成局部放電造成電纜過熱。對以往電纜終端故障綜合分析，發(fā)現(xiàn)電纜安裝工藝質(zhì)量關(guān)鍵在于控制電纜應(yīng)力錐的質(zhì)量。文中通過解剖冷縮終端釋義了應(yīng)力錐安裝位置的質(zhì)量關(guān)鍵點，并推薦了工程中常見的電纜終端延長方案和在運電纜終端應(yīng)力錐安裝工藝隱患排查方法。

電纜終端；電壓致熱型缺陷；應(yīng)力錐；隱患排查

紅外測溫技術(shù)是目前電力設(shè)備帶電檢測技術(shù)中最為成熟的技術(shù)。目前根據(jù)狀態(tài)檢修試驗規(guī)程要求，需要定期開展設(shè)備紅外測溫工作，缺陷為運行人員通過定期開展紅外測溫初步發(fā)現(xiàn)，通過試驗人員進行紅外精準測溫復(fù)測進行確認并分析。

1 缺陷情況描述及缺陷定性

2015年1月，試驗人員在對某110 kV變電站開展精確測溫巡檢時，發(fā)現(xiàn)該變電站1號主變中壓側(cè)35 kV電纜終端紅外圖譜存在局部過熱缺陷?，F(xiàn)場紅外檢測時的各項參數(shù)為:環(huán)境溫度10℃(陰天)、環(huán)境相對濕度60%、風速0級、測試距離4 m、負荷電流246 A。

從圖1—3可以看出該電纜終端為現(xiàn)場熱縮工藝安裝電纜，發(fā)熱區(qū)域主要為電纜局部位置，且主要集中在電纜首個傘裙位置。根據(jù)該圖像特征確認該電纜終端發(fā)熱現(xiàn)象屬于電壓致熱型缺陷〔1-3〕。

圖1 缺陷電纜終端實物

圖2 左側(cè)缺陷電纜紅外測溫圖譜

圖3 右側(cè)缺陷電纜紅外測溫圖譜

依據(jù)DL/T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》中電纜終端精確測溫缺陷診斷判據(jù)〔4-5〕:圖2傘裙局部區(qū)域過熱缺陷溫差為0.5～1 K，采用相對溫差判別即δ＞20%或有不均勻熱像；診斷為危急缺陷，分析可能由電纜終端應(yīng)力錐部局部放電所致。圖3根部有整體性過熱缺陷溫差為0.5～1 K，采用相對溫差判別即δ＞20%或有不均勻熱像；診斷為危急缺陷，分析電纜可能存在內(nèi)部介質(zhì)受潮或性能異常。

2 缺陷檢查及原因分析

由于缺陷點在主變差動保護范圍內(nèi)，缺陷定性后現(xiàn)場立即對該高壓電纜進行了停電隔離。準備熱縮電纜終端備件后，現(xiàn)場對該電纜進行了解體檢查與分析，發(fā)現(xiàn)紅外測溫圖譜中的熱點部位，其對應(yīng)的主絕緣位置均有不同程度的放電或燒傷痕跡。

2.1 左側(cè)電纜缺陷檢查

通過圖4可以看出，該電纜終端局部過熱的主要原因:1)在于半導(dǎo)體與主絕緣之間的過渡沒有平滑倒角存在半導(dǎo)體尖端在高壓電場作用下，半導(dǎo)體顆粒或尖端均會造成電場畸變，出現(xiàn)局部放電〔6〕；2)主絕緣處遺留有半導(dǎo)體顆粒，在高壓電場作用下，半導(dǎo)體顆?；蚣舛司鶗斐呻妶龌?，出現(xiàn)局部放電〔7〕。

圖4 左側(cè)電纜缺陷

2.2 右側(cè)電纜缺陷檢查

通過圖5可以看出，該電纜終端局部過熱的主要原因:1)在于主絕緣加工時的凹坑導(dǎo)致電場分布不均勻，出現(xiàn)局部放電；2)主絕緣處遺留有半導(dǎo)體顆粒，在高壓電場作用下，半導(dǎo)體顆?；蚣舛司鶗斐呻妶龌?，出現(xiàn)局部放電；3)電纜主絕緣與熱縮套直接有潮氣，造成主絕緣沿面閃絡(luò)，長期作用形成樹枝狀放電痕跡〔8〕。

圖5 右側(cè)電纜缺陷

2.3 電纜終端缺陷原因分析

高壓電纜終端安裝對電纜主絕緣、半導(dǎo)體層、銅屏蔽層3個組成部分的相對尺寸附件廠家均有嚴格的要求〔9〕。其中終端的加工工藝主要的關(guān)鍵質(zhì)量控制點如:清洗時要注意一定是從電纜主絕緣層向半導(dǎo)電層清洗；電纜主絕緣層要進行細致的打磨，打磨方向必須垂直主絕緣，然后作圓周運動，嚴禁平行主絕緣方向打磨，那樣不但會損傷主絕緣層，還會留下大量的進潮通道，縮短附件使用壽命；半導(dǎo)電切口倒30°斜坡，打磨要光滑、平整，避免產(chǎn)生臺階、間隙毛刺、尖端及在絕緣層上形成刀傷，否則會引起局部電場畸變，從而引發(fā)電樹枝，留下事故隱患；附件連接處密封要嚴實等。

綜合電纜終端安裝工藝和缺陷終端剖析結(jié)果可以看出，該電纜終端局部過熱的主要原因:1)電纜主絕緣受潮形成的樹枝狀放電，有可能是電纜終端密封不良導(dǎo)致水汽滲入；也有可能在熱縮終端施工時沒有對主絕緣做好相應(yīng)的防潮防護，導(dǎo)致潮氣在安裝時帶入終端，留下了隱患。2)電纜終端應(yīng)力錐施工工藝不良，導(dǎo)致主絕緣上遺留有半導(dǎo)體顆粒、主絕緣表面不圓滑、半導(dǎo)體層與主絕緣沒有平滑過渡和倒角，終端處理工藝的不到位直接影響電場分布，并導(dǎo)致電纜終端局部放電。

3 電纜終端應(yīng)力錐定位分析及排查方法

3.1 電纜終端應(yīng)力錐定位分析

統(tǒng)計近幾年的35 kV高壓電纜故障案例，發(fā)現(xiàn)高壓電纜終端出現(xiàn)運行中損壞的主要原因為終端的應(yīng)力錐安裝位置不正確，尤其是現(xiàn)場安裝環(huán)境需要對電纜終端各相要求加工長度較遠的情況〔10〕。此外電纜終端安裝工藝不良，如半導(dǎo)體層清理、主絕緣處理不圓滑以及端部密封不良等問題，也極易導(dǎo)致電纜運行中出現(xiàn)局部過熱缺陷。圖6所示為應(yīng)力錐安裝位置損壞示例。

圖6 應(yīng)力錐安裝位置錯誤示例

各類電纜終端廠家在現(xiàn)場安裝說明均給出了詳細的尺寸控制標準，為了通過應(yīng)力錐位置的控制確保主絕緣、半導(dǎo)體、屏蔽層3種介質(zhì)作用下，電場能夠較為合理分布，避免電場畸變出現(xiàn)局部放電或絕緣介質(zhì)的擊穿。其中對于目前應(yīng)用較多的冷縮終端應(yīng)力錐的位置控制示例，如圖7所示。

圖7 應(yīng)力錐與主絕緣、半導(dǎo)體層搭接位置標準示例

目前現(xiàn)場安裝時電纜終端制作時延長連接尺寸方案主要有以下3種〔11〕:1)終端附件尺寸嚴格按照廠家要求制作，采取絕緣線或銅排過渡延長。該方案必須較好的固定電纜終端，且過渡件與設(shè)備和電纜之間連接的通流容量不能降低，接線端子連接要緊固。該方案較多用于單芯電纜。2)終端附件應(yīng)力錐處理嚴格按照廠家要求制作，采取延長應(yīng)力錐以下部位延長。該延長方案的關(guān)鍵是應(yīng)力錐以下的半導(dǎo)體屏蔽和電纜銅屏蔽層(圖8(a)紅色虛線框內(nèi)部位)必須同步延長，嚴謹剝離。3)終端附件應(yīng)力錐處理嚴格按照廠家要求制作，采取延長應(yīng)力錐以上部位延長。該延長方案的關(guān)鍵是應(yīng)力錐以上部位(圖8(b)紅色虛線框內(nèi)部位)的半導(dǎo)體屏蔽和電纜銅屏蔽層必須清理干凈，對延長的主絕緣必須可靠密封，嚴防受潮。電纜應(yīng)力錐以上均為高壓部分，這部分對地和相間的絕緣距離必須參照空氣絕緣的距離要求進行控制。出現(xiàn)故障較多的方案2和方案3示例如圖8所示。

圖8 電纜終端延長方案示例

3.2 電纜終端應(yīng)力錐定位隱患排查

通過上節(jié)電纜終端應(yīng)力錐定位的機理，可以歸納出結(jié)論:正確的電纜終端應(yīng)力錐定位應(yīng)該保證應(yīng)力錐以下均通過接地的銅屏蔽將電位控制為零電位，應(yīng)力錐以上的部位為主絕緣通過冷縮管或熱縮管進行防潮包封，為運行電位。結(jié)合該結(jié)論，通過相應(yīng)電壓等級的接觸式驗電器進行簡單的核實〔12〕，便可排查出應(yīng)力錐安裝位置是否大致正確。具體排查方法為:

1)對于預(yù)制式的冷縮終端，排查應(yīng)力錐(電纜頭第一片傘裙以下的鼓起位置)以上應(yīng)檢測為有電指示；應(yīng)力錐以下檢測為無電指示。

2)對于現(xiàn)場安裝的熱縮終端，排查應(yīng)力管(電纜熱縮管鼓起位置，有時被傘裙遮蓋)以上應(yīng)檢測為有電指示；應(yīng)力錐以下檢測為無電指示。

上述排查方法只能初步排查出應(yīng)力錐的位置是否基本正確，對于半導(dǎo)體、主絕緣、屏蔽層和電纜終端的具體搭接尺寸是否超標，只能通過加強紅外精準測溫的方式進行跟蹤〔13〕。

4 總結(jié)

文中在總結(jié)分析以往電纜終端故障的基礎(chǔ)上，通過剖析和理論分析得出了電纜終端應(yīng)力錐安裝位置的質(zhì)量關(guān)鍵點，并根據(jù)應(yīng)力錐的電場控制機理，歸納總結(jié)了電纜終端應(yīng)力錐安裝位置是否正確的隱患排查方法，該排查方法安全、簡單快捷，提高了電纜運行管理水平。

〔1〕羅紅.110 kV瓷套式電纜終端局部發(fā)熱原因初探〔J〕.廣東輸電與變電技術(shù)，2007(1):39-40.

〔2〕伍小娟，蔡志芳，袁強.電纜終端異常發(fā)熱原因分析〔J〕.廣東電力，2007，20(9):40-42.

〔3〕羅真海，陸國俊，王曉兵，等.高壓電纜瓷套式終端發(fā)熱原因〔J〕.高電壓技術(shù)，2007，33(11):240-241，244.

〔4〕陳解選，張俊，曾懿輝，等.110 kV電纜復(fù)合終端局部發(fā)熱缺陷分析與處理〔J〕.廣西電力，2013，36(6):39-41.

〔5〕屈少虹.110 kV線路電纜接頭故障分析〔J〕.湖南電力，2006，26(4):42-43.

〔6〕呂事桂，楊立，范春利，等.電纜老化紅外熱特征數(shù)值模擬與分析〔J〕.工程熱物理學(xué)報，2013，34(2):332-335.

〔7〕孟軍.基于紅外檢測的35 kV電纜終端傘裙過熱故障分析〔J〕.電力學(xué)報，2013，28(4):313-314.

〔8〕宮瑞磊，邱捷，王曙鴻.含非線性應(yīng)力管的電纜終端的電-熱場分析〔J〕.絕緣材料，2006，39(1):23-27.

〔9〕程帆，曾浩松.電纜終端異常發(fā)熱案例分析〔J〕.電氣技術(shù)，2015(11):122-124.

〔10〕方針，陸佳政，張紅先，等.高壓交聯(lián)聚乙烯電力電纜水樹枝缺陷在線監(jiān)測系統(tǒng)的研制〔J〕.湖南電力，2007，27(6): 1-3，8.

〔11〕江山，江軍.芙蓉變電纜出線交叉互聯(lián)護套感應(yīng)電壓的分析計算〔J〕.湖南電力，1997，17(3):26-29.

〔12〕屈少虹.110 kV線路電纜接頭故障分析〔J〕.湖南電力，2006，26(4):42-43.

〔13〕劉應(yīng)洪.交聯(lián)聚乙烯電纜的故障類型分析及故障查找〔J〕.湖南電力，2001，21(4):34-36.

Mechanism analysis of 35 kV cable terminal discharge and troubleshooting method research

SHUAI Yong1，LI Yingwu1，YANG Rong1，XIE Jia2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation Changde Power Supply Company，Changde 415000，China；2.State Grid Hunan Electric Power Corporation Yiyang Power Supply Company，Yiyang 413000，China)

The overheating defects of 35 kV cable terminal were found by infrared temperature precision measurement which were determined as voltage pyrogenic critical defects.The fault reason is a partial discharge caused by poor processing technology leading to partial charge and cable overheating.Previous failures of cable terminal were analyzed comprehensively，the standpoint that the key of cable installation quality is the quality of the cable stress cone is put forward.The key quality points of stress cone installation position is explained by net-vibes shrink terminal，and the several common project cable terminal extension program and the troubleshooting method of transport cable terminal stress cone installation process is recommended.

cable terminal；voltage induced fever type defects；stress cone；troubleshooting

TM855.1

B

1008-0198(2016)02-0091-04

帥勇(1986)，男，碩士，工程師。從事變電檢修技術(shù)管理工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.02.025

2015-12-29 改回日期:2016-02-24