同祥#1主变35kV侧户外电缆防雨罩内侧发热放电原因分析及处理建议

2017-12-19国网湖南省电力有限公司郴州供电分公司

电子世界 2017年23期

关键词：电缆线槽钢场强

国网湖南省电力有限公司郴州供电分公司刘拉

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2013年2月6日，接所部通知，110kV同祥变运行值班人员汇报#1主变35kV侧户外A相电缆防雨罩发生放电现象，并伴有“兹兹”的放电声，高试班立即派人赶往现场进行红外成像检测，具体情况如下：

一、现象描述

环境情况：温度13℃，相对湿度80%，空气潮湿。

主变负荷情况：35kV侧有功-1.9MW，无功-0.7MVar，Ia 31.4A，Ib 31.6A，Ic 30.9A，三相电流较为平均。

放电现象描述：#1主变35kV侧A相电缆（从上往下数）第4个防雨罩内侧，可见明显火花放电现象，且火花短促、明亮呈间歇性。火花以电缆为中心，向防雨罩内侧闪去。

二、红外测温情况

1、同祥#1主变35kV侧电缆A相

放电处电缆温度：28.2℃，同一电缆未放电部位温度：10.6℃。

2、同祥#1主变35kV侧电缆B相

（从上往下数）第4与第5个防雨罩之间电缆温度：19.8℃，同一电缆其他部位温度：10.1℃。

3、同祥#1主变35kV侧电缆C相

（从上往下数）第2与第3个防雨罩之间电缆温度：12.7℃，同一电缆其他部位温度：10.4℃。

4、同祥#1主变35kV侧电缆A、B、C三相

由上4张红外成像图像可以看出，三相发热部位几乎在同一水平面上（A相伴有火花放电现象，温度最高），而环绕三相电缆的是一圈长方形的接地槽钢，而发热部位刚好与槽钢处于同一水平面，且离槽钢距离最近（A相靠近槽钢水平距离约为10cm，C相约为9cm）。

三、电缆放电及发热原因分析

（1）同祥#1主变35kV侧电缆A相防雨罩放电分析：

由上图可以看出，

1、由于接地槽钢的存在，缩短了电缆放电处部位与地之间距离，改变了放电处电缆周围的电场分布，使电场畸变，靠近接地槽钢电缆部位的电场线密度最大、最为集中，故此处场强最大。如下图所示：

同时由：

介质中点电荷的场强公式：

E=kQ/(r^2)（r是源电荷与试探电荷的距离）

匀强电场场强公式：

E=U/d（d为沿场强方向两点间距离）

可知场强的大小不仅取决于该点电场线密度，同时还取决于该点至地之间的距离。

2、该相整节电缆头无接地屏蔽层，防雨罩与电缆外层绝缘管是通过烧制连接，连接处存在一定绝缘，可知电缆与防雨罩非等电位，之间存在电位差。

3、由以上述条件分析：电缆放电部位由于接地槽钢的存在，改变了电场分布，缩短了电缆放电处部位与地之间距离，使得此处场强增大。伴随着场强增大，电缆放电部位与地之间的电位差必然骤然增大（由E=U/d可知），使得此处气体首先电离，形成电子崩性质的放电，放电向外发展形成许多向四周辐射、较明亮的的树枝状火花，这种火花具有较强的不稳定性，不断地改变放电通道的路径，最终贯穿到防雨罩内侧，形成现场所见的防雨罩内侧火花放电。这种放电过程中伴随着声、光和热效应，使电缆温度升高，由红外成像图可以明显看出火花放电产生的热量分布。

（2）同祥#1主变35kV侧电缆B、C相发热分析

从红外成像图像可以看出B、C相发热部位与A相几乎在同一水平面上，由此推断B、C相与A相有相同的电场分布情况。同时B、C相与A相同一水平面对应电缆部位刚好没有防雨罩，故B、C相没有发生防雨罩放电现象。

从电场分布情况分析，发热原因可能存在两种：

原因一：场强变化，使得电缆线芯内部电荷聚集、运动、摩擦，使得温度升高。

B、C相电缆发热部位场强最大，且电场线由电缆线芯指向零电位（接地槽钢），如下图b所示：

从电缆线芯内部电荷运动分析（以半个周期运动为例），当无电场变化影响时，电缆线芯内部正、负电荷，在交变电压作用下作定向运动，且正、负电荷在电缆线芯内部分布均匀。

当电场分布发生变化，如图b所示，在电场作用下，大量正电荷在场强最强处聚集（正电荷向低电位运动，负电荷向高电位运动，故正电荷在零电位处聚集），使得电荷在电缆线芯内部分布不均匀。同时在工频交流电压作用下，在该处聚集的大量正电荷更替（每个周期换一批新的正电荷堆积），如此往复，随着电荷运动、摩擦，使得此处温度升高。