一起110kV主变跳闸故障分析

刘冰　彭建武

【摘要】2015年06月25日02时52分31秒，某110kV变电站3号主变差动保护动作，故障动作跳开103和313开关。现场检查313-4刀闸主变侧电缆终端B相有明显放电烧蚀现象。本文就此进行简要分析。

【关键词】110kV；主变跳闸；故障

一、故障情况说明

2015年06月25日02时52分31秒，某110kV变电站3号主变差动保护动作，故障动作跳开103和313开关。现场检查313-4刀闸主变侧电缆终端B相有明显放电烧蚀现象。

1.故障前的运行方式

111线路带该站110kV5号母线，3号主变运行于5号母线，中压侧只带一条35kV线路（313线路），该35kV线路开关既是主变35kV侧受总开关又是313线路开关，3号主变与313开关之间通过电力电缆连接。

2.设备故障过程描述

6月25日02时36分28秒293毫秒，313保护装置（RCS-9611C）报“接地报警”，此时发生313线路A相接地。A相电压降低，接近为0V，B相、C相电压升高。

6月25日02时52分31秒000毫秒，3号主变区内，35kV侧313开关B相对地放电。导致A B两相（经大地）接地短路，差动保护动作，跳开103、313开关。

从该站313保护测控装置历史变位信息可以看出：313线路保护装置于15-06-25 02：36：28.293出现“接地告警”，313开关于15-06-25 02：52：31.110由主变差动保护动作跳开。由此可知在313线路发生A相接地故障运行16分钟后发展为AB两相接地故障，主变差动保护跳闸。313线路先是有A相接地，非故障相BC相电压升高，B相电缆终端绝缘击穿对地放电，造成AB两相接地短路。

二、故障检查情况

（一）现场检查情况

现场检查发现，313-4刀闸主变侧B相电缆终端应力锥处明显破损并伴有放电迹象，B相终端的铜屏蔽及冷缩护套管破碎散落在周围地面。B相连接排也出现了放电烧蚀现象。A、C相终端外观检查良好。

（二）试验检查情况

通过电缆的主绝缘电阻测试A相对B、C及地的绝缘电阻达到了90GΩ，C相对A、B及地的绝缘电阻达到了101GΩ，B相对A、C及地的绝缘电阻为20MΩ。初步判定B相电缆主绝缘存在问题。

（三）解体检查情况

对313-4刀闸侧B相电缆终端进行了解体检查：切开B相终端的冷缩护套管，剥离绝缘伞裙，露出应力锥及主绝缘层。在应力锥靠近接线端子方向5mm处出现一击穿孔，孔的周围分布着铜渣，透过孔可以看到铜线芯。

随后安装人员对313-4刀闸侧电缆终端进行了重新制作。

制作完成后，试验人员对其进行了修后试验。在升压至52kV时发生击穿。放电声响发生在主变侧电缆终端。

以下是试验数据：

耐压后B相主绝缘电阻降至2.05GΩ。

對3号主变侧电缆终端进行解体检查，发现在B相应力锥附近的外护套管处出现了放电发黑的迹象，在应力锥靠近接线端子方向5mm左右的位置找到了半导颗粒。

同时在重新制作主变侧电缆终端的过程中发现铜屏蔽出现了明显的过热变形、变色现象，主绝缘层也因长期过热导致变色、外表面出现明显受热过的痕迹。

三、故障原因分析

（一）电缆质量缺陷。在终端制作过程中主绝缘层表面存在可见半导颗粒，虽经刮除及打磨，仍有颗粒残留在绝缘深处。电缆的半导层经铜屏蔽接地，运行过程中半导端口场强最高，端口处10cm内主绝缘若残留半导颗粒将非常危险，会逐渐侵蚀绝缘，最终在半导端口处爬电击穿。两次主绝缘击穿现象（一次故障、一次试验）均是由半导端口附近的半导颗粒放电造成的。

（二）长时间的过载运行。电缆线芯为185mm2，载流量在270A左右，但是此主变中压测负载超过500A，电缆及终端因过负荷运行，绝缘层明显变色、变细，铜屏蔽与半导层粘连、侵入绝缘层，电缆寿命大大缩短，终端及电缆极易发生故障。

本次故障原因推断为主绝缘内部的半导颗粒及电缆的长期过负荷运行。

四、应采取的措施

更换3号主变中压测电力电缆并重新制作终端，重新核算载流量，将原电缆更改为双185mm2电力电缆。

（一）加强施工过程中的监督验收。

（二）严格执行交接试验规程，保证电缆的耐压时间。

（三）采用电缆从下进线的方式，避免终端的横向接入。一方面是为了保证电缆和终端与高压带电体之间的安全净距；另一方面保证伞裙朝向，有利于终端防水。