220kV电缆户外终端头爆炸事故分析与处理

傅开伟，唐荣海，黄永清

（中电投重庆天泰铝业有限公司，重庆 九龙坡 400328）

0 前 言

2014年1月20日下午5点36分，笔者所在公司220kV变电站1#动力变压器A相220kv电缆进线的户外终端头（以下简称电缆头）发生爆炸，造成1#动力变220kV进线断路器跳闸，幸运的是，当时是1#、2#两台动力变压器并联运行，因而，1#动力变220kV进线断路器跳闸未导致全站停电事故发生。

虽然本次事故除造成本相电缆头报废外，未酿成非常严重的后果，但是，从事故后现场的情况来看，220kV电缆头爆炸的威力及其所引发的危险性却是相当严重的，本文论述事故的危险性及产生的原因，并提出预防措施。

1 事故的危险性

1.1 爆炸的威力大

根据220kV电缆头爆炸事故后的现场情况来看，其底座（铝合金材质）被炸碎成几块，最大的一块被炸飞离原位置16m多远，较小的一块飞离原位置近23m；底座与瓷套金属底法兰相连接的12颗M12螺栓全部被拔出，并导致法兰螺孔严重变形（见图1）；其底座支撑绝缘子碎片则飞离原位置50m以上；而户外终端头的槽钢（10#）支架严重变形（图2）；爆炸产生的碎片击中本台变压器同相220kV进线瓷套管裙边，造成该处裙边破损；电缆头上部导体与变压器进线联接的线夹完全分离；瓷套管则在应力锥附近轴向断开；污染后的油则沿四周喷出，使包括变压器本体、其它两相户外终端、避雷器、变压器间隔防火墙以及周围地面被爆炸后的黑油污染；电缆在离半导体层末端约100mm处主绝缘有一击穿孔，直径约20 mm，深达导电铜芯线，铜芯线导体有电弧烧的痕迹（见图3）；从上述现场情况分析，爆炸可能的瞬时过程为：电缆头瓷套管内电缆由于击穿而接地，产生巨大的能量使套管内接地处产生高温、高热而发生爆炸，使套管内绝缘油碳化变黑，同时使瓷套管、终端底座分别受到向上、向下的巨大膨胀力作用，促使底座与瓷套管底部法兰的连接螺栓拔出分离、底座破碎、上部导线连接线夹在瓷套管上冲力作用下与下部固定的电缆导线分离；瓷套管在冲开连接线夹后回落撞击支架槽钢后掉落倒地并使瓷套管在应力锥处断开；套管中被碳化的绝缘油于底座与瓷套管法兰分离的瞬间在瓷套管内高压力作用下喷出，污染附近设备及建构物。而支架槽钢在爆炸力及瓷套管的撞击作用下，发生强烈的扭曲变形。从现场情况及分析可知，这次电缆头爆炸的威力是很大的。

图1 瓷套金属底座螺孔变形

图2 变形槽钢支架

图3 绝缘击穿的电缆段

1.2 火灾危险性

电缆头爆炸喷出的高温绝缘油洒落在地面，引起地面可燃物燃烧，容易引发火灾事故。

1.3 人身安全事故的威胁性

从现场情况及分析可以知道，本次220kV电缆头爆炸的危险性是非常大的。当爆炸的瞬间，在电缆头周围50m以内的人员都有可能被爆炸碎片击中而受伤，在23m范围内，均可能被破碎的铝合金底座碎片击中而遭受重伤甚至死亡，所以在工厂等人员较为密集的场合，220kV电缆头爆炸事故既是重大的设备事故，也是重大的未遂安全事故，其引发人身安全事故的潜在危险性是非常大的。

2 引起电缆户外终端爆炸的原因分析

公司在电缆户外终端头发生爆炸事故后，及时将爆炸情况通报了电缆头厂家及电缆生产厂家，并召开了现场事故调查、分析会，与会各方对电缆头爆炸发生的各种可能原因进行了充分交流和探讨。会议认为以下几个方面都可能造成电缆头在运行中发生事故：

（1）电缆质量，电缆绝缘层中存在轻微的气孔、夹渣等质量瑕疵，在运行中产生不均匀局放。

（2）电缆头自身存在质量缺陷。

（3）电缆头用绝缘油存在轻微质量问题。

（4）电缆头制作安装过程中的质量问题，具体包括：一是现场环境因素，由于现场制作，现场环境中不容易控制的温度、湿度、粉尘微粒以及操作人员汗水等原因使电缆头绝缘或电缆头用绝缘油等可能受到污染；二是电缆头现场制作人员在现场操作过程中，可能造成对电缆绝缘层的微小损害。对绝缘层、绝缘屏蔽层、纵向阻水缓冲层 、皱纹铝护套各层之间的尺寸配合及技术要求把握上是否准确。

3 事故处理

由于电缆头爆炸事故发生在春节前几天，因而最着急的是必须先恢复供电设备的正常，以保证春节期间公司的正常供电、保障公司春节期间正常生产；因此，在事故处理方面，主要开展了以下几方面工作：

（1）查看事故相电缆长度是否够长，能否继续使用；经仔细检查，该相电缆长度稍有短缺，由于电缆头爆炸事故仅使电缆长度缩短4m左右，而电缆的质量未受到大的影响，可以继续使用；经过对电缆头的安装位置进行调整：适当缩短了电缆长度，增加变压器套管到电缆头之间的裸导线长度，电缆长度短缺的问题也得以克服，因而决定利用原相电缆重新做电缆头。

（2）对变压器220kV进线套管受损处瓷裙进行了技术处理。

（3）请有资质的检测单位对变压器（连同套管）、变压器油、进线避雷器等进行检测，经测试，变压器的技术参数、变压油参数以及避雷器的技术参数等均符合相关规定。

（4）重新制作电缆头。

电缆头制作完成后，通过测试合格。在事故后一周内，就将1#动力变迅速恢复了正常运行，保证了春节期间的正常生产。

4 事故预防措施

由于220kV电缆头爆炸的危害很大，不仅自身报废，还可能因电缆头爆炸而造成其附近变压器、避雷器等设备或其部件的损坏，从而影响正常供电；更可怕的是，还可能造成人生伤亡事故。因而，对220kV电缆头制作安装过程及运行进行检测、预防是非常必要的。电缆头事故的预防措施，主要包括以下两个方面：

（1）现场制作方面，电缆头附件在现场安装制作，虽然在很大程度上，电缆头最终质量取决于附件的设计和生产质量，但更需要重视现场安装质量。保证电缆头现场安装质量，要特别重视其现场安装制作的环境条件，当环境条件不满足安装工艺要求时不应勉强施工作业；最好是搭建临时工棚用以隔离尘埃、雨水、水汽等，并采取加热、通风、排湿等措施以保持工棚内的温度、湿度，使施工环境条件达到施工工艺条件要求，再进行施工；而安装制作则必须由专门的、技术熟练的操作人员进行，且施工中的关键工序和尺寸应指定熟悉安装工艺的专门人员负责监督和复核。

（2）具体到电缆头运行的监测、预防措施而言，目前针对220kV电缆头还没有既可行又经济的方法和手段。由于电缆头本身的原因，现在比较适用的就是用红外测温设备进行定时测温、记录的方式，但由于红外测温设施本身的精度、人员操作误差、环境温度变化等各方面因素影响，根据测试结果很难得出正确的判断，因而其作用是不太明显的。

另外就是考虑采用远红外热成像技术，对电缆头的瓷套管应力锥处的温升进行在线监测、成像、报警，是否经济、可行，尚在探索中。