电缆头击穿故障引起跳闸的事件分析及防范措施

文/温子明 吴昊

1 风电场35kV电缆头击穿故障引起跳闸的事件分析

1.1 事件简况

某风电场主变高压侧断路器复压过流保护动作断路器102 跳闸，之后35kV 集电线路Ⅳ回377、Ⅴ回378 断路器低电压保护动作跳间。经检查发现35kV 集电线路Ⅳ回377 线路#3 箱变高压侧B 相电缆头被击穿，并有对A相绝缘子及C 相避雷器放电痕迹；35kV 集电线路V 回378 线路#9 箱变上终端塔隔离开关处C 相电缆头被击穿。

1.2 事件原因分析

1.2.1 气候和环境隐患

经核查，以上35kV 电缆头（电缆终端接头）制作期间受气候的影响极为严重，天气状况很不理想，环境湿度和粉尘过大。电缆终端接头制作过程中受气候、温湿度的影响，会在电缆头绝缘层中进入尘埃、杂质并形成气隙，在强电场下发生局部放电，继而发展为绝缘击穿，造成电缆头击穿的故障，这是导致电缆终端绝缘降低的隐患。

1.2.2 制作工艺缺陷

电缆头制作过程中没有严格按照执行电缆终端制作工艺，这是导致电缆头击穿故障的原因之一。电缆半导体层未端与电缆头应力锥之间相对位置未满足厂家的要求，明显的应力锥未套在半导电层上，造成半导体层感应电压不能沿应力锥释放，而形成集中电压超过电缆可耐受电压使电缆绝缘层被击穿，这是导致电缆头击穿故障的主要原因。

1.2.3 故障发生后，未及时切除故障，造成故障加深

故障报警信息，18点08分23秒，35kV Ⅱ母电压互感器弧光接地报警，经检查为35kV 集电线路Ⅳ回#3 箱变高压侧B 相电缆头放电，发生B相单相接地故障（临时故障）。

B 相单相接地故障期间，A、C 相电压由正常运行的相电压升高到线电压（C 相升高较大），并有零序电压产生。35kV 集电线路Ⅴ回378 线路C 相电缆头击穿，造成B、C 相异地短路，同时377 线路在短路发生180ms 后发生爆炸，造成三相短路，进而断路器跳闸。在发生B、C 相异地短路时，流过35kV 集电线路Ⅳ回377、Ⅴ回378 断路器的故障电流均已超过线路过流Ⅰ段保护动作值。

经核查，电缆设备发生单相接地故障，中控室监控系统装置发出接地告警信号时，现场运行人员未能及时处理，这也是导致35kV 电缆头设备故障范围扩大的原因。

1.2.4 线路保护CT 极性接反，越级跳闸，造成事件扩大故障

故障排查过程中，施工过程中建设单位未按照图纸进行施工造成35kV 集电线路Ⅳ回377 断路器、Ⅴ回378 断路器、主变低压侧35kV 线路保护CT 极性接反，调试人员也没有严格按照调度下达的要求进行保护动作试验，从施工、调试、投运整个过程出现的一系列的失误最终导致35kV 集电线路377 断路器、378 断路器、301 断路器保护拒动，由主变的35kV 侧后备保护快速段动作，跳开主变35kV侧301 断路器，之后线路的低电压保护动作跳开377、378 断路器的一系列连锁跳闸现象，也与故障录波装置打印出来的故障分析简表相吻合。

2 防止类似事件提出防范措施

2.1 电缆头安装时，尽量避开恶劣气候和天气

电缆头安装时要防潮，尽量避免在雨天、雾天、大风的天气时安装，在施工现场一定要保证施工现场的温度、湿度、灰尘不超标。平均气温低于0℃时，要采取相关加热措施。

2.2 加强工程建设期间的质量管理

技术人员在电缆头安装时要保证手和工具、材料的清洁。操作时不应做其他与工作无关的事。在剥离外半导体层时，电缆刀一定要控制好切割深度，以防伤到电缆的主绝缘。电场强度最大的铜屏蔽层断口和半导体层断口处应该套在冷缩管的应力锥处，冷缩管的应力锥应套到在半导电层上，必须套到位。

2.3 严格按调度保护定值整定保护设备

该事件暴露出在基建施工、调试、验收管理以及设备管理意识等方面存在一些问题。今后类似的施工过程中，应严格按照电网公司相关规范规程以及调度下达的保护定值设置场内继电保护装置，加强投产前的调试验收工作，加强工程质量管理。风电场投运后要认真按照电网公司继电保护运行规程开展二次检查工作，并在新设备投产过程中高度重视保护装置的带负荷检查。

2.4 加强对现场值班运行人员的管理

完善现场值班运行人员配置，在交接班、日常三餐以及其他现场监视盲区要多人轮换进行。加强运维人员的值班工作培训，提高业务水平，加强对设备的管理工作，开展继电保护的学习及培训。设专职人员对全站的继电保护进行管理。

2.5 及时处理单相接地故障

发生单相接地后，尽管系统仍能继续运行一定时间，但仍需引起高度重视。运行人员要尽可能综合各类故障现象，结合小电流接地选线装置报警信息，迅速准确的选择故障线路，在最短的时间内将故障线路停电进行处理，防止由于单相接地故障过电压而发展成为相间故障，引起跳闸，更关键的是要避免影响范围扩大。

3 结语

35kV 电缆头很容易出现故障，大多与电缆的终端头的制作和安装有关系，施工人员只要精细施工，严格按照说明书和有关规程、规定去安装、制作电缆头，现场管理人员监管到位，一定能避免故障发生。同时，值班人员应熟悉有关运行规程，了解设备的运行状况，提高处理问题的能力，出现故障时要沉着冷静、认真分析、正确判断、并避免故障进一步发展、尽快恢复正常运行方式。另外，还要提高集电线路检修人员的技术水平，积极改善设备的运行条件，加强集电线路的检修、维护、管理，提高设备的安全、稳定、可靠运行水平。