陳玉峰，周 平，萬 麒

（中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司三峽水力發(fā)電廠，湖北 宜昌 443133）

0 引言

交聯(lián)聚乙烯電纜因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電氣性能和耐熱性能穩(wěn)定、抗腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高等[1]優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用。但在使用過程中，因電纜制造、高壓電纜終端制作工藝、機(jī)械損傷、系統(tǒng)過電壓擊穿等[2]方面原因，電纜終端絕緣擊穿事故時(shí)有發(fā)生。文章介紹一起35 kV 交聯(lián)聚乙烯電纜終端故障情況，分析故障發(fā)生的原因，提出相應(yīng)的措施，以減少此類事故的發(fā)生。

1 某35kV 電力電纜故障情況

2021-12-17 22:44 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 報(bào)“35 kV Ⅱ母消弧柜接地告警”“35 kV Ⅱ母消弧柜電壓異?！薄?5 kV Ⅱ母消弧柜鐵磁諧振告警”“35 kV Ⅱ母CT/PT 斷線/運(yùn)行異?！钡刃盘?hào)。

經(jīng)停電對(duì)故障信號(hào)所涉設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)35 kV Ⅱ母電壓互感器柜A 相電纜終端主絕緣擊穿，并對(duì)鄰近電壓互感器、電力電纜放電，事故導(dǎo)致柜內(nèi)三相電壓互感器二次端子燒毀，互感器主絕緣開裂，臨近的B 相電纜外護(hù)套及屏蔽層受損，主絕緣未擊穿，事故未發(fā)展為相間短路故障。

2 電纜終端檢查情況

本次發(fā)生故障的電纜為35 kV 單芯電纜，經(jīng)對(duì)故障電纜外觀檢查，發(fā)現(xiàn)絕緣擊穿位置在電纜終端半導(dǎo)電層區(qū)域，半導(dǎo)電層區(qū)域主絕緣燒毀，銅屏蔽層斷口輕微燒毀，電纜線芯有少量斷股，未全部熔斷，電纜終端附件應(yīng)力錐大部分燒毀。

經(jīng)對(duì)故障的A 相電纜終端進(jìn)行解剖檢查，發(fā)現(xiàn)電纜主絕緣外表面有明顯的劃痕，劃痕內(nèi)有少量黑色顆粒物，主絕緣外表面未進(jìn)行打磨及涂抹硅脂，主絕緣端部斷口切割不整齊，且未進(jìn)行倒角。經(jīng)對(duì)故障電纜終端銅屏蔽、半導(dǎo)電層剝離長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，確定故障相電纜主絕緣斷口至銅屏蔽斷口長(zhǎng)度為330 mm，主絕緣斷口至半導(dǎo)電層斷口長(zhǎng)度為310 mm。對(duì)該型電纜終端護(hù)套進(jìn)行測(cè)量，確認(rèn)終端護(hù)套全長(zhǎng)為340 mm，其應(yīng)力錐區(qū)域在距離護(hù)套靠接線端子斷口260～300 mm 的區(qū)域，由此可以確定，故障電纜的半導(dǎo)電層與終端護(hù)套的應(yīng)力錐完全未搭接，且中間還存在10 mm 的間隙。

對(duì)非故障的B 相電纜終端進(jìn)行解剖檢查，發(fā)現(xiàn)其主絕緣同樣存在有劃痕，劃痕內(nèi)有少量顆粒物，主絕緣外表面未進(jìn)行打磨及涂抹硅脂，主絕緣端部斷口切割不整齊，且未進(jìn)行倒角的情況存在。對(duì)電纜終端銅屏蔽、半導(dǎo)電層剝離長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，確定B 相電纜主絕緣斷口至銅屏蔽斷口長(zhǎng)度為300 mm，主絕緣斷口至半導(dǎo)電層斷口長(zhǎng)度為280 mm，由此可以確定，B 相電纜終端半導(dǎo)電層與電纜護(hù)套應(yīng)力錐區(qū)域有20 mm 的搭接，應(yīng)力錐端部與銅屏蔽層斷口平齊。

3 電纜故障原因分析

針對(duì)此次電纜故障，主要從以下幾個(gè)方面分析故障發(fā)生的原因：

故障電纜安裝在35 kV 開關(guān)柜內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境干燥、無積水，對(duì)電纜終端解剖，也未見絕緣受潮跡象，可排除電纜因受潮形成水樹枝最終導(dǎo)致絕緣擊穿的可能。

對(duì)A、B 相電纜解剖檢查均發(fā)現(xiàn)，電纜主絕緣表面有明顯的刀痕，且刀痕內(nèi)有黑色顆粒物存在，且主絕緣表面未進(jìn)行打磨，且未涂抹硅脂。電纜主絕緣劃傷會(huì)產(chǎn)生空氣間隙，在電纜運(yùn)行時(shí)會(huì)導(dǎo)致絕緣層表面電場(chǎng)分布不均，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致放電、異常溫升等情況，加速絕緣老化。電纜主絕緣表面未打磨，會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)電顆粒附著在主絕緣表面，形成懸浮電位，導(dǎo)致放電故障。

通過對(duì)比該型號(hào)電纜終端制作說明書，故障A相的銅屏蔽層、半導(dǎo)電層的剝切尺寸不符合要求，故障點(diǎn)為電纜終端高介電常數(shù)應(yīng)力錐與半導(dǎo)電屏蔽層搭接區(qū)域，應(yīng)力錐采用半導(dǎo)電材料制成喇叭口結(jié)構(gòu)，延續(xù)電纜的半導(dǎo)電層，外加絕緣，改善屏蔽層斷口的場(chǎng)強(qiáng)分布[3]，原理如圖1、圖2。

圖1 無應(yīng)力錐時(shí)的電場(chǎng)分布

圖2 有應(yīng)力錐時(shí)電場(chǎng)分布

故障電纜終端由于剝切尺寸的錯(cuò)誤，導(dǎo)致電纜半導(dǎo)電層與應(yīng)力錐完全未搭接，且兩者之前還存在10mm 間隙，破壞了應(yīng)力錐與主絕緣的緊密配合和電場(chǎng)分布，使應(yīng)力錐失效，造成電纜半導(dǎo)電屏蔽層處電場(chǎng)畸變，過高的電場(chǎng)強(qiáng)度導(dǎo)致電纜在運(yùn)行過程中產(chǎn)生局部放電，加速絕緣老化，最終導(dǎo)致電纜半導(dǎo)電層區(qū)域絕緣擊穿。

4 結(jié)論及措施

綜上所述，電纜主絕緣割傷、電纜半導(dǎo)電層與應(yīng)力錐未搭接、電纜終端制作時(shí)半導(dǎo)電層剝切錯(cuò)誤等多項(xiàng)工藝不達(dá)標(biāo)，是此次故障發(fā)生的主要原因。

提高電纜終端安裝質(zhì)量，減少電纜終端故障的發(fā)生，可采取以下幾個(gè)方面的措施：

（1）加強(qiáng)電纜終端制作人員的技能培訓(xùn)，提高作業(yè)人員的技能水平。

（2）為電纜終端制作建檔，檔案內(nèi)容包括電纜制作人信息，電纜制作過程中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)照片或電纜終端制作全程視頻。

（3）研究運(yùn)用局放測(cè)量、X 光等技術(shù)手段，對(duì)電纜終端制作工藝檢查及判斷電纜終端運(yùn)行工況方面的應(yīng)用。