邢李方 王陽 郝延峰 易里坤 張建新

摘 要：箱式變壓器作為一種新型成套變電裝置，在風(fēng)電場廣泛應(yīng)用，箱變高壓室與風(fēng)電場集電線路主干線之間的電力傳輸一般都采用高壓電纜，場區(qū)集電線路的電力傳輸方式有地埋高壓電纜，也有高壓電纜與架空線混合連接方式，這些高壓電纜在運行中常出現(xiàn)故障，給風(fēng)電場安全生產(chǎn)造成隱患，文章結(jié)合在風(fēng)電場處理電纜故障的實際經(jīng)驗，根據(jù)兩個典型故障實例具體分析發(fā)生故障的原因，并提出預(yù)防此類電纜故障的相關(guān)措施，為防止風(fēng)電場高壓電纜的相似故障提供參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場；高壓電纜故障；相關(guān)措施

中圖分類號：TM614 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）01-0152-02

Abstract： Box transformer， as a new complete set of substation equipment， is widely used in wind farms. High voltage cables are generally used for power transmission between the box transformer high voltage chamber and the main line of the wind farm collecting line. The electric power transmission modes of collector lines in the field area include buried high voltage cables and hybrid connection mode of high voltage cables and overhead lines. These high voltage cables often fail in operation， causing hidden danger to the safe production of wind farms. Based on the practical experience of dealing with cable faults in wind farms and two typical examples， this paper analyzes the causes of cable failures and puts forward relevant measures to prevent such cable faults. The results can be used as reference to prevent similar faults of wind farm high voltage cables.

Keywords： wind farm； high voltage cable fault； relevant measures

1 概述

箱式變壓器和場區(qū)高壓電纜是風(fēng)電場電力傳輸系統(tǒng)的橋梁部分，箱變和高壓電纜的穩(wěn)定運行，關(guān)系到風(fēng)電場場區(qū)電氣設(shè)備的安全與穩(wěn)定。風(fēng)電場集電線路采用10kV和35kV電壓等級，有的風(fēng)電場全部采用電纜地埋方式，也有的箱變與輸電主干線之間選用電纜方式，輸電主干線采用架空線方式。風(fēng)電場場區(qū)高壓電纜主要故障有：中間接頭單相接地、相間短路并接地、三相短路接地；電纜終端接頭單相接地、相間短路等故障。目前風(fēng)電場地埋電纜出現(xiàn)故障較多的是單相接地故障。風(fēng)電場高壓電纜頭由于設(shè)計、施工工藝、設(shè)備質(zhì)量、所處地理環(huán)境等多方面原因，導(dǎo)致高壓電纜故障，故障出現(xiàn)后，造成風(fēng)電機組緊急故障停機，或直接作用于升壓站發(fā)電線路開關(guān)跳閘，造成整條發(fā)電線路停運，嚴重時，影響整個風(fēng)電場停運，更嚴重時，影響周圍多個風(fēng)電場停運。對風(fēng)電機組和電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定造成影響。

2 現(xiàn)場典型故障原因分析及技改措施

2.1 箱變35kV高壓室電纜典型故障情況

吉林洮北風(fēng)電場2015年8月20日15時26分44秒三期監(jiān)控系統(tǒng)報接地變壓器中點電流越限故障，30秒后35kV發(fā)電三線3503開關(guān)跳閘，根據(jù)繼電保護動作、現(xiàn)場情況查看，繼電保護過流I段動作，現(xiàn)場檢查發(fā)電三線7號箱變高壓室內(nèi)電纜終端頭絕緣擊穿接地、B相避雷器擊穿接地。避雷器和電纜終端頭故障（如圖1）。

2.1.1 故障原因

箱變高壓室電纜和避雷器故障發(fā)生時，天氣正在下雨。陰雨潮濕天氣時在相鄰的風(fēng)電場也多次出現(xiàn)相似故障。在修復(fù)電纜終端頭故障過程中，發(fā)現(xiàn)電纜頭絕緣層有水珠，當時箱變高壓室密封完好沒有漏水跡象，將電纜終端頭絕緣層撥開后，發(fā)現(xiàn)電纜絕緣層往出滲水，對整個裸露電纜外皮進行了檢查，電纜皮沒有破損，又對電纜與架空主干線連接的電纜終端頭進行檢查，電纜終端頭絕緣層外觀完好，在電纜接線端子處發(fā)現(xiàn)密封管有縫隙，密封膠老化開裂，B相接線端子處密封膠開裂最為嚴重，而且有滲水跡象。對相關(guān)線路連接的電纜終端頭進行了檢查，發(fā)現(xiàn)箱變高壓室電纜頭滲水者，電纜與架空主干線連接的電纜終端頭接線端子處密封管的密封膠必然老化開裂。確定箱變高壓室電纜絕緣層內(nèi)的雨水，是從架空主干線連接的電纜終端頭側(cè)的接線端子處滲進來的源頭，雨水從架空側(cè)電纜頭順著電纜絕緣層滲進箱變高壓室電纜頭，造成箱變高壓室電纜和避雷器絕緣擊穿故障，其典型故障點是架空線側(cè)電纜頭滲水卻沒出現(xiàn)故障，而雨水卻可以通過高壓電纜絕緣層流到箱變側(cè)，造成箱變高壓室電纜終端頭絕緣擊穿。

2.1.2 技改措施（洮北風(fēng)電場處理措施）

由于設(shè)計、施工工藝原因，對于目前已投入運行的線路，因電纜長度限制，采用密封膠加冷縮密封管（或熱縮管）將架空主干線連接的電纜終端頭側(cè)的接線端子處進行密封處理，每年雨季來臨之前檢查電纜端子和電纜附件處密封絕緣老化情況，及時進行檢修。為安全起見，還可以在接線端子處再增加一個防雨傘裙，對防止雨水滲入電纜絕緣層會更加有效。（處理故障點如圖2）。對于新建設(shè)的風(fēng)電場電纜與主干架空線之間的連接處，可將電纜分支接線處于連接端子上部的接線，即電纜分支套高于電纜接線端子的接線方式，雖然多用一米電纜，但可以防止雨水順電纜絕緣護層流到箱變高壓室造成絕緣破壞故障，根據(jù)現(xiàn)場實際接線方式，改變戶外電纜頭防雨傘裙的安裝位置和方向，有效防止電纜接線端子處密封處老化造成雨水滲進電纜絕緣層內(nèi)，造成箱變高壓室電纜故障。洮北風(fēng)電場對架空線側(cè)電纜頭接線端子處采用密封膠和防雨傘裙兩種方式進行了技術(shù)處理，并就此問題積累經(jīng)驗，每年雨季來臨之前，對電纜做一次全面的檢查。自此，消除了箱變高壓室電纜終端頭因雨水滲入引起的相關(guān)問題。

2.2 地埋高壓電纜典型故障情況

風(fēng)電場場區(qū)地埋電纜故障主要有：耕地挖溝時的機械損傷、[1]電纜直埋深度不夠、電纜在放線過程中絕緣層損傷。其中故障率最多的是地埋電纜中間接頭故障，地埋電纜中間接頭與電纜本體相比，接頭處是薄弱環(huán)節(jié)，其故障率約占電纜線路故障80%以上。電纜中間接頭材料缺陷或制作工藝上的缺陷、絕緣老化變質(zhì)、連接點的壓接管接觸面電阻大而發(fā)熱、雨水浸泡造成電纜中間接頭或電纜絕緣護層受傷處絕緣受潮、電網(wǎng)電壓波動時、造成電纜中間接頭絕緣薄弱處絕緣擊穿等原因，形成斷相、對地擊穿放電、相間短路等故障。故障發(fā)生時發(fā)電線路開關(guān)跳閘引起電壓波動，有的造成相鄰發(fā)電線路或整個風(fēng)電場開關(guān)跳閘。對風(fēng)電機組和電網(wǎng)造成一定的影響。

2.2.1 故障原因

風(fēng)電場地埋電纜故障后，故障點查找困難，修復(fù)時間長。按照地埋電纜故障出現(xiàn)的部位，通常可將故障類型大致分為斷線故障、單相接地、相間短路故障。這里著重說明洮北風(fēng)電場地埋電纜中間接頭多次出現(xiàn)接地和短路的典型故障，（故障如圖3、4），主要原因在制作電纜中間接頭時，在幾個過馬路的接頭處在中間接頭外套了一個塑料套管，另有部分電纜中間接頭，采用外套熱縮護套方式，作為抗外力損傷和防水保護，但是每次故障出現(xiàn)時，都是套塑料管和外熱縮電纜護套的電纜出現(xiàn)故障。沒有采取類似措施地埋電纜中間接頭卻沒有相關(guān)問題。挖開故障電纜時發(fā)現(xiàn)塑料管和熱縮電纜護套內(nèi)有積水，電纜中間接頭在塑料管和熱縮套內(nèi)就會浸泡在水里。

2.2.2 技改措施

根據(jù)地埋電纜中間接頭因外保護熱縮護套和塑料管內(nèi)存在積水的問題，在修理地埋電纜中間接頭時，取消了硬塑料保護管和熱縮電纜外護套，改為瀝青防水。自此消除了此類典型故障。

3 結(jié)束語

風(fēng)電場箱變高壓室電纜和場區(qū)地埋電纜，是風(fēng)電場電纜故障率最高的部位，在實際工作中，必須選用良好的電纜附件，采用合理的施工工藝，做好電纜接頭的安裝工作，確保電纜接頭的安全性，保證風(fēng)電場設(shè)備的供電可靠性，為風(fēng)電機組的安全、經(jīng)濟運行奠定基礎(chǔ)。提升風(fēng)電場的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]孟祥澤，孟慶義.電力建設(shè)工程質(zhì)量問題通病防治手冊[M].北京：中國電力出版社，2004：275.