10kV冷缩电缆终端故障原因分析及防范措施

2013-09-01于洪乾岳建宁王夫光

电气技术 2013年9期

于洪乾岳建宁王夫光

（宁波万华聚氨酯有限公司，浙江宁波 315812）

宁波万华聚氨酯有限公司某新建装置 4台10/0.4kV变压器自2011年11月1日投运以来，先后在2011年12月26日和2013年2月13日发生4#变压器和2#变压器10kV动力电缆冷缩终端击穿短路事故，两次事故均造成故障电缆终端着火损坏、变压器馈电柜零序保护动作跳闸、装置停车等严重后果。

本文重点介绍#2变压器10kV动力电缆故障原因分析、电缆终端制作工艺错误做法以及制作时相应防范措施。通过这些事故的分析和总结可以提高我们电缆终端制作工艺及维护水平，同时为相关人员提供参考，避免类似事故发生。

1 10kV电缆终端故障产生原因分析

高压电缆终端按照故障产生的原因大致分为以下几类：厂家制造原因、高压电缆终端制作工艺、机械损伤、系统过电压击穿等四大类，下面针对这几种情况进行分析。

1.1 系统过电压

根据变电所自动化系统监控后台曲线记录来看，自变压器投运后系统未发生过过电压现象。

1.2 厂家制造原因和机械损伤

故障电缆终端送到电缆终端制造厂电力技术部进行检验，可以排除是电缆终端质量和外机械损伤造成电缆故障，建议从高压电缆终端制作工艺角度进行原因分析。

1.3 10kV故障电缆终端解剖分析

4#及2#变压器10kV电缆终端绝缘击穿灼伤部位分别如图1和图2所示。

图1 4#变电缆终端接地部位的照片

图2 2#变电缆终端接地部位的照片

图3是事故电缆A相（故障相）事故照片，通过图3可以看出电缆终端铜屏蔽层断口与外半导体对接处绝缘击穿烧毁。

图3 2#电缆终端事故电缆故障相照片

图4是事故电缆B相及C相（正常相）解剖图，从中可以看出虽然其尚未发生绝缘击穿故障，但外半导体与铜屏蔽处绝缘已劣化。通 B、C相解剖发现电缆终端存在极其错误的制作工艺问题。

图4 2#电缆终端事故电缆正常相解剖图

1）从图3及图4可看出故障相及非故障相铜屏蔽层断口处均留有尖角毛刺，容易产生放电。

2）从图4中可以看到铜屏蔽层末端PVC胶带（防止铜屏蔽层散落绕包）未及时拆除，铜屏蔽与外半导体搭接处未用半导电带做缠绕搭接过渡处理。缠绕半导电可消除搭接处间隙。更重要的是铜屏蔽与外半导电过渡处搭接缠绕半导电带可保证连接处等电位，从而避免在绝缘层与铜屏蔽之间发生局部放电（绝缘层与外半导体层等电位）。

3）从图4 中可看出电缆外半导体层不够圆整、断口有尖角，未用硅脂填充电缆绝缘半导体层断口处气隙以消除电晕。

4）从图 4中可以看出电缆外半导体层与铜屏蔽层过度间距达 200mm，远远超出规定要求的15～20mm的过度，铜屏蔽层切断过长。

5）安装限位线定位错误，按冷缩终端安装说明要求从电缆外半导体层断口往下 50mm做为冷缩终端的收缩基准。图4实际测量从电缆外半导体层端口往下10mm做为施工时收缩基准，不符合说明要求。

6）图 4解剖可看出施工人员在剥切电缆半导体层用力不当，导致电缆主绝缘层表面留有伤痕，容易存在气隙，同时表面未做打磨清洗处理。

7）从图4中可以看出应力管与电缆外半导体层和铜屏蔽层均未形成任何搭接，此制作方法严重违反电缆终端的制作工艺，制作电缆终端要求应力管与铜屏蔽连接时必须有10～20mm的搭接，这是制作电缆终端时最重要的步骤。要使电缆可靠运行，电缆终端制作中应力管非常重要，而应力管是在不破坏主绝缘层的基础上，才能达到分散电应力的效果。结合图 1、图 2电缆终端故障位置、故障现象及实际解剖情况判断这两次电缆终端故障都是由于铜屏蔽层切断过长，应力管安装位置错误（冷缩应力管与铜屏蔽及电缆外半导体层未形成任何搭接)导致应力管失效，未起到疏散外半导体层断口集中应力引起绝缘老化放电击穿。所以说图4没有按制作工艺要求制作，若不及时处理随着时间推移非故障相也将发生电缆外屏蔽层切断处绝缘击穿问题。图 4所示应力管为早期设计。新型冷缩应力管设计如图5所示，通过直接嵌入冷缩终端内部来实现电应力控制。

图5 10kV冷缩电缆终端解剖图

以上分析是施工人员 10kV交联聚乙烯冷缩电缆终端制作过程中出现的几种错误做法，同时出现这几种错误说明施工人员没有按照终端安装说明进行制作，同时反映其对电缆终端制作工艺中的防范对策及注意事项认识不清，这样的电缆终端投用后运行质量没有任何保障，迟早要出现问题。还有错误做法是将应力管直接搭接至三指套根部或压接端子处，这也是错误的做法，这样使应力管的有效电应力扩散距离变小，使铜屏蔽层断口处电应力相对较大，也有可能造成绝缘击穿事故。