一回典型的110 kV电缆接头故障查找与分析
2015-01-20褚学来黄有义廖紫楠
褚学来+黄有义+廖紫楠
摘 要：对于发生跳闸的110 kV故障电缆，可通过多种故障查找方法确定故障点。通过分析线路故障的原因，提出了相应的解决措施。
关键词：电缆接头；故障查找；预制绝缘件；电缆沟
中图分类号：TM645 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）24-0089-02
1 案例
2014-07-04，深圳供电局某回110 kV电缆线路两侧开关跳闸，为尽快修复，工作人员对电线路故障进行了查找和分析，确定了抢修方案，并在最短的时间内恢复了线路运行。
2 线路概况
该110 kV电缆线路于2004-06投运，全长2.2 km，为纯电缆线路，电缆截面为800 mm2。电缆本体生产厂家为日本三菱公司，中间接头生产厂家为VISCAS，两侧终端接头均为GIS，厂家为日本三菱。
3 故障查找
3.1 绝缘测量
用兆欧表来测量电缆线路的绝缘性能，测得A相6 500 MΩ，B相20 000 MΩ，C相为0，由此判断故障为死接地。但根据运行经验，实际电缆故障中的死接地故障情况非常罕见。为了进一步确定故障情况，工作人员便用故障测试车来测试线路绝缘值，测得C相绝缘值为0.106 MΩ。由此可见，在实际测量线路绝缘值时，兆欧表存在很大的偏差。
3.2 故障预定位
3.2.1 击穿电压测量
对线路实施直流试验，故障点的击穿电压为0.180 kV。在高阻故障下，用直流试验来确认故障点的击穿电压，为接下来高阻预定位和冲击放电精确定点电压量程选择提供依据。
3.2.2 故障预定位
3.2.2.1 低压脉冲法
低压脉冲法利用的是信号的反射原理。当信号沿着电缆传播时，如果遇到与电缆波阻抗不匹配的点，例如开路点、短路点、低阻故障点等，就会产生折反射。其与雷达测距原理相同，所以又称雷达法。测得的故障波形如图1所示。该故障波形在距离测试点1.302 km处发生了明显了负反射，是典型的短路故障波形。
3.2.2.2 二次脉冲法和三次脉冲法
同低压脉冲法相比较而言，二次脉冲法利用高压信号发生器击穿故障点使其产生电弧。在电弧期间，测试仪器发射了一个低压测试脉冲。此时，故障性质已经变为了短路故障，测试得到的故障波形与短路故障波形一样。三次脉冲法与二次脉冲法的脉冲计数方法不同，但无本质区别。利用二次脉冲法和三次脉冲法测得的波形如图2所示。二次脉冲法测得的故障点距离为1.3 km，三次脉冲法为1.309 km，由此与低压脉冲法相互验证了故障点的大概位置就在距离测试点1.3 km处。
3.3 确定故障点
有测试故障车测得故障点位于测试点1.3 km处，查看线路资料故障点，与#2接头位置吻合，利用声磁同步法在#2通过电磁脉冲探测仪发现了每隔5 s一次的脉冲信号，而声波探测仪未发现信号。经讨论，基本确定故障点在#2接头位置。由于现场工井条件情况，判断声波探测仪是由于接头埋在沙水里，隔着多层盖板而未能探测到。在清理完#2工井，并将C相中间接头吊起后，再次连续施加脉冲，可在#2中间接头处听到清晰的放电信号。此时，确定110 kV经广Ⅱ线C相#2中间接头故障。
4 故障接头解剖分析
4.1 故障接头解剖
C相#2中间接头从外观上看并无损坏，但拆除防腐罩，防水胶（AB胶）未完全硬化，呈松散渣状，无法起到防水密封的效果，如图3所示。
将防水胶剥除，并清洗没有完全硬化的防水胶，发现铜壳上有一个直径约为1 cm的击穿孔。铜壳连接部分用于防水的玻璃丝带呈分层状，并没有完全硬化。拆除密封尾管，接头尾管端部与电缆波纹铝护套的连接处采用环氧玻璃丝带密封。将接头尾管与电缆连接处绕包带剥除，可见连接电缆铝套和终端尾管的铜编织带与金属护套接触良好，尾管和绝缘环氧套未见异常，如图4所示。
拆除铜壳，铜壳内部防水胶未凝固，呈黏稠液体状，无法起到防水密封效果。同时，整体预制绝缘件有一条43 cm长的贯穿性裂痕，铜壳击穿孔对应的整体预制绝缘件正下方处有一直径约为4 cm的击穿孔，如图5所示。
整个预制绝缘件受损严重，切开整体预制绝缘件，在线芯压接管绕包半导电带上有一不规则的击穿孔。将半导电带切除后，可以清晰地看到位于线芯压接管上的击穿点。故障击穿孔位于电缆线芯压接管距离边缘35 mm处，击穿孔处的金属已熔融成一个小尖刺。在击穿孔侧电流线芯上也有放电痕迹。
压接管两端的主绝缘有击穿瞬间电弧放电灼烧造成的烧蚀痕迹，在击穿孔侧电流本体外半导电屏蔽边缘发现一些放电后形成的小坑，应为击穿前局放电时形成的，如图6所示。
4.2 故障原因分析
此次故障击穿点位于电缆线芯压接管距离边缘35 mm处，击穿通道大概为圆形。击穿时的强大冲击力将压接管半导电屏蔽带以外的整体预制绝缘件撕裂。此次故障发生的原因是：①施工时没有严格按比例混合或搅拌防水胶，造成A胶和B胶没有充分混合；②铜壳连接缝处绕包玻璃丝带时，未按工艺要求逐层涂抹环氧树脂和固化剂，导致玻璃丝带未固化而呈分层状；③故障时，电缆接头已运行近11年，长期浸泡在1 m深的水中，导致接头进水发生局部放电。
5 结束语
深圳地处沿海地区，地势较低，降雨量丰富。雨季时，雨水流入电缆沟，电缆沟内难免会产生积水。此次故障完全是因施工时未完全按照工艺要求制作而导致的。可以看出，中间接头制作时的现场管控存在一些问题，侧面反映了附件厂家未能有效监督现场的安装工艺是否满足技术要求。为此，甲方必须派专人在现场对施工过程进行全程质量管控，监理必须对厂家和现场施工人员进行全程跟踪，施工监要理拍照取证，并向甲方及时、详细汇报施工过程，确保各关键尺寸和环节满足工艺要求。此外，还要加强对电缆线路的日常运维，加强巡视，及时处理积水严重的电缆沟井。
此次事故是电缆接头长期浸水导致的局部放电，因此，可以通过安装在线监测系统加以解决，例如安装在线局放监测系统、接地环流在线监测系统等。对于因线路缺陷造成的停电，要及早发现并停电消缺，实时监控线路运行情况，保证线路运行安全。
参考文献
[1]王传旭.高压电缆故障分析及其状态检测技术[J].电气技术，2014（09）.
[2]朱启林.电力电缆故障测试方法与案例分析[M].北京：机械工业出版社，2013.
〔编辑：王霞〕
摘 要：对于发生跳闸的110 kV故障电缆，可通过多种故障查找方法确定故障点。通过分析线路故障的原因，提出了相应的解决措施。
关键词：电缆接头；故障查找；预制绝缘件；电缆沟
中图分类号：TM645 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）24-0089-02
1 案例
2014-07-04，深圳供电局某回110 kV电缆线路两侧开关跳闸，为尽快修复，工作人员对电线路故障进行了查找和分析，确定了抢修方案，并在最短的时间内恢复了线路运行。
2 线路概况
该110 kV电缆线路于2004-06投运，全长2.2 km，为纯电缆线路，电缆截面为800 mm2。电缆本体生产厂家为日本三菱公司，中间接头生产厂家为VISCAS，两侧终端接头均为GIS，厂家为日本三菱。
3 故障查找
3.1 绝缘测量
用兆欧表来测量电缆线路的绝缘性能，测得A相6 500 MΩ，B相20 000 MΩ，C相为0，由此判断故障为死接地。但根据运行经验，实际电缆故障中的死接地故障情况非常罕见。为了进一步确定故障情况，工作人员便用故障测试车来测试线路绝缘值，测得C相绝缘值为0.106 MΩ。由此可见，在实际测量线路绝缘值时，兆欧表存在很大的偏差。
3.2 故障预定位
3.2.1 击穿电压测量
对线路实施直流试验，故障点的击穿电压为0.180 kV。在高阻故障下，用直流试验来确认故障点的击穿电压，为接下来高阻预定位和冲击放电精确定点电压量程选择提供依据。
3.2.2 故障预定位
3.2.2.1 低压脉冲法
低压脉冲法利用的是信号的反射原理。当信号沿着电缆传播时，如果遇到与电缆波阻抗不匹配的点，例如开路点、短路点、低阻故障点等，就会产生折反射。其与雷达测距原理相同，所以又称雷达法。测得的故障波形如图1所示。该故障波形在距离测试点1.302 km处发生了明显了负反射，是典型的短路故障波形。
3.2.2.2 二次脉冲法和三次脉冲法
同低压脉冲法相比较而言，二次脉冲法利用高压信号发生器击穿故障点使其产生电弧。在电弧期间，测试仪器发射了一个低压测试脉冲。此时，故障性质已经变为了短路故障，测试得到的故障波形与短路故障波形一样。三次脉冲法与二次脉冲法的脉冲计数方法不同，但无本质区别。利用二次脉冲法和三次脉冲法测得的波形如图2所示。二次脉冲法测得的故障点距离为1.3 km，三次脉冲法为1.309 km，由此与低压脉冲法相互验证了故障点的大概位置就在距离测试点1.3 km处。
3.3 确定故障点
有测试故障车测得故障点位于测试点1.3 km处，查看线路资料故障点，与#2接头位置吻合，利用声磁同步法在#2通过电磁脉冲探测仪发现了每隔5 s一次的脉冲信号，而声波探测仪未发现信号。经讨论，基本确定故障点在#2接头位置。由于现场工井条件情况，判断声波探测仪是由于接头埋在沙水里，隔着多层盖板而未能探测到。在清理完#2工井，并将C相中间接头吊起后，再次连续施加脉冲，可在#2中间接头处听到清晰的放电信号。此时，确定110 kV经广Ⅱ线C相#2中间接头故障。
4 故障接头解剖分析
4.1 故障接头解剖
C相#2中间接头从外观上看并无损坏，但拆除防腐罩，防水胶（AB胶）未完全硬化，呈松散渣状，无法起到防水密封的效果，如图3所示。
将防水胶剥除，并清洗没有完全硬化的防水胶，发现铜壳上有一个直径约为1 cm的击穿孔。铜壳连接部分用于防水的玻璃丝带呈分层状，并没有完全硬化。拆除密封尾管，接头尾管端部与电缆波纹铝护套的连接处采用环氧玻璃丝带密封。将接头尾管与电缆连接处绕包带剥除，可见连接电缆铝套和终端尾管的铜编织带与金属护套接触良好，尾管和绝缘环氧套未见异常，如图4所示。
拆除铜壳，铜壳内部防水胶未凝固，呈黏稠液体状，无法起到防水密封效果。同时，整体预制绝缘件有一条43 cm长的贯穿性裂痕，铜壳击穿孔对应的整体预制绝缘件正下方处有一直径约为4 cm的击穿孔，如图5所示。
整个预制绝缘件受损严重，切开整体预制绝缘件，在线芯压接管绕包半导电带上有一不规则的击穿孔。将半导电带切除后，可以清晰地看到位于线芯压接管上的击穿点。故障击穿孔位于电缆线芯压接管距离边缘35 mm处，击穿孔处的金属已熔融成一个小尖刺。在击穿孔侧电流线芯上也有放电痕迹。
压接管两端的主绝缘有击穿瞬间电弧放电灼烧造成的烧蚀痕迹，在击穿孔侧电流本体外半导电屏蔽边缘发现一些放电后形成的小坑，应为击穿前局放电时形成的，如图6所示。
4.2 故障原因分析
此次故障击穿点位于电缆线芯压接管距离边缘35 mm处，击穿通道大概为圆形。击穿时的强大冲击力将压接管半导电屏蔽带以外的整体预制绝缘件撕裂。此次故障发生的原因是：①施工时没有严格按比例混合或搅拌防水胶，造成A胶和B胶没有充分混合；②铜壳连接缝处绕包玻璃丝带时，未按工艺要求逐层涂抹环氧树脂和固化剂，导致玻璃丝带未固化而呈分层状；③故障时，电缆接头已运行近11年，长期浸泡在1 m深的水中，导致接头进水发生局部放电。
5 结束语
深圳地处沿海地区，地势较低，降雨量丰富。雨季时，雨水流入电缆沟，电缆沟内难免会产生积水。此次故障完全是因施工时未完全按照工艺要求制作而导致的。可以看出，中间接头制作时的现场管控存在一些问题，侧面反映了附件厂家未能有效监督现场的安装工艺是否满足技术要求。为此，甲方必须派专人在现场对施工过程进行全程质量管控，监理必须对厂家和现场施工人员进行全程跟踪，施工监要理拍照取证，并向甲方及时、详细汇报施工过程，确保各关键尺寸和环节满足工艺要求。此外，还要加强对电缆线路的日常运维，加强巡视，及时处理积水严重的电缆沟井。
此次事故是电缆接头长期浸水导致的局部放电，因此，可以通过安装在线监测系统加以解决，例如安装在线局放监测系统、接地环流在线监测系统等。对于因线路缺陷造成的停电，要及早发现并停电消缺，实时监控线路运行情况，保证线路运行安全。
参考文献
[1]王传旭.高压电缆故障分析及其状态检测技术[J].电气技术，2014（09）.
[2]朱启林.电力电缆故障测试方法与案例分析[M].北京：机械工业出版社，2013.
〔编辑：王霞〕
摘 要：对于发生跳闸的110 kV故障电缆，可通过多种故障查找方法确定故障点。通过分析线路故障的原因，提出了相应的解决措施。
关键词：电缆接头；故障查找；预制绝缘件；电缆沟
中图分类号：TM645 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）24-0089-02
1 案例
2014-07-04，深圳供电局某回110 kV电缆线路两侧开关跳闸，为尽快修复，工作人员对电线路故障进行了查找和分析，确定了抢修方案，并在最短的时间内恢复了线路运行。
2 线路概况
该110 kV电缆线路于2004-06投运，全长2.2 km，为纯电缆线路，电缆截面为800 mm2。电缆本体生产厂家为日本三菱公司，中间接头生产厂家为VISCAS，两侧终端接头均为GIS，厂家为日本三菱。
3 故障查找
3.1 绝缘测量
用兆欧表来测量电缆线路的绝缘性能，测得A相6 500 MΩ，B相20 000 MΩ，C相为0，由此判断故障为死接地。但根据运行经验，实际电缆故障中的死接地故障情况非常罕见。为了进一步确定故障情况，工作人员便用故障测试车来测试线路绝缘值，测得C相绝缘值为0.106 MΩ。由此可见，在实际测量线路绝缘值时，兆欧表存在很大的偏差。
3.2 故障预定位
3.2.1 击穿电压测量
对线路实施直流试验，故障点的击穿电压为0.180 kV。在高阻故障下，用直流试验来确认故障点的击穿电压，为接下来高阻预定位和冲击放电精确定点电压量程选择提供依据。
3.2.2 故障预定位
3.2.2.1 低压脉冲法
低压脉冲法利用的是信号的反射原理。当信号沿着电缆传播时，如果遇到与电缆波阻抗不匹配的点，例如开路点、短路点、低阻故障点等，就会产生折反射。其与雷达测距原理相同，所以又称雷达法。测得的故障波形如图1所示。该故障波形在距离测试点1.302 km处发生了明显了负反射，是典型的短路故障波形。
3.2.2.2 二次脉冲法和三次脉冲法
同低压脉冲法相比较而言，二次脉冲法利用高压信号发生器击穿故障点使其产生电弧。在电弧期间，测试仪器发射了一个低压测试脉冲。此时，故障性质已经变为了短路故障，测试得到的故障波形与短路故障波形一样。三次脉冲法与二次脉冲法的脉冲计数方法不同，但无本质区别。利用二次脉冲法和三次脉冲法测得的波形如图2所示。二次脉冲法测得的故障点距离为1.3 km，三次脉冲法为1.309 km，由此与低压脉冲法相互验证了故障点的大概位置就在距离测试点1.3 km处。
3.3 确定故障点
有测试故障车测得故障点位于测试点1.3 km处，查看线路资料故障点，与#2接头位置吻合，利用声磁同步法在#2通过电磁脉冲探测仪发现了每隔5 s一次的脉冲信号，而声波探测仪未发现信号。经讨论，基本确定故障点在#2接头位置。由于现场工井条件情况，判断声波探测仪是由于接头埋在沙水里，隔着多层盖板而未能探测到。在清理完#2工井，并将C相中间接头吊起后，再次连续施加脉冲，可在#2中间接头处听到清晰的放电信号。此时，确定110 kV经广Ⅱ线C相#2中间接头故障。
4 故障接头解剖分析
4.1 故障接头解剖
C相#2中间接头从外观上看并无损坏，但拆除防腐罩，防水胶（AB胶）未完全硬化，呈松散渣状，无法起到防水密封的效果，如图3所示。
将防水胶剥除，并清洗没有完全硬化的防水胶，发现铜壳上有一个直径约为1 cm的击穿孔。铜壳连接部分用于防水的玻璃丝带呈分层状，并没有完全硬化。拆除密封尾管，接头尾管端部与电缆波纹铝护套的连接处采用环氧玻璃丝带密封。将接头尾管与电缆连接处绕包带剥除，可见连接电缆铝套和终端尾管的铜编织带与金属护套接触良好，尾管和绝缘环氧套未见异常，如图4所示。
拆除铜壳，铜壳内部防水胶未凝固，呈黏稠液体状，无法起到防水密封效果。同时，整体预制绝缘件有一条43 cm长的贯穿性裂痕，铜壳击穿孔对应的整体预制绝缘件正下方处有一直径约为4 cm的击穿孔，如图5所示。
整个预制绝缘件受损严重，切开整体预制绝缘件，在线芯压接管绕包半导电带上有一不规则的击穿孔。将半导电带切除后，可以清晰地看到位于线芯压接管上的击穿点。故障击穿孔位于电缆线芯压接管距离边缘35 mm处，击穿孔处的金属已熔融成一个小尖刺。在击穿孔侧电流线芯上也有放电痕迹。
压接管两端的主绝缘有击穿瞬间电弧放电灼烧造成的烧蚀痕迹，在击穿孔侧电流本体外半导电屏蔽边缘发现一些放电后形成的小坑，应为击穿前局放电时形成的，如图6所示。
4.2 故障原因分析
此次故障击穿点位于电缆线芯压接管距离边缘35 mm处，击穿通道大概为圆形。击穿时的强大冲击力将压接管半导电屏蔽带以外的整体预制绝缘件撕裂。此次故障发生的原因是：①施工时没有严格按比例混合或搅拌防水胶，造成A胶和B胶没有充分混合；②铜壳连接缝处绕包玻璃丝带时，未按工艺要求逐层涂抹环氧树脂和固化剂，导致玻璃丝带未固化而呈分层状；③故障时，电缆接头已运行近11年，长期浸泡在1 m深的水中，导致接头进水发生局部放电。
5 结束语
深圳地处沿海地区，地势较低，降雨量丰富。雨季时，雨水流入电缆沟，电缆沟内难免会产生积水。此次故障完全是因施工时未完全按照工艺要求制作而导致的。可以看出，中间接头制作时的现场管控存在一些问题，侧面反映了附件厂家未能有效监督现场的安装工艺是否满足技术要求。为此，甲方必须派专人在现场对施工过程进行全程质量管控，监理必须对厂家和现场施工人员进行全程跟踪，施工监要理拍照取证，并向甲方及时、详细汇报施工过程，确保各关键尺寸和环节满足工艺要求。此外，还要加强对电缆线路的日常运维，加强巡视，及时处理积水严重的电缆沟井。
此次事故是电缆接头长期浸水导致的局部放电，因此，可以通过安装在线监测系统加以解决，例如安装在线局放监测系统、接地环流在线监测系统等。对于因线路缺陷造成的停电，要及早发现并停电消缺，实时监控线路运行情况，保证线路运行安全。
参考文献
[1]王传旭.高压电缆故障分析及其状态检测技术[J].电气技术，2014（09）.
[2]朱启林.电力电缆故障测试方法与案例分析[M].北京：机械工业出版社，2013.
〔编辑：王霞〕
