110KV高压电缆终端头故障检测与分析

刘庆

摘要：本文针对一起冶金企业110KV供电系统中的电缆终端头炸裂事故，结合高频检测对所有电缆终端头进行分析，总结当前点检工作的不足，并制定了针对电缆终端头等重要设备的检测频次和手段，将故障遏制在萌芽状态。

关键词：110KV电缆;电缆终端头;高频检测

引言

钢铁冶金是工业用电大户之一，其企业内部的用电保供重点工序包括制氧、高炉、转炉等用户，其用电负荷占比整个企业的75%左右，出现电力系统波动，轻则导致停产，重则导致二次人身及设备事故，因此其电力系统的稳定性更为重要。故障的大部分是因为电缆的安装和调试，影响着整个系统的运行安全和风险[1，2]。

某钢铁企业年使用电50亿度，电力系统进线有四条220KV进线，每两条分别从不同变电所取电，便分别接入1#、2#总降。1#总降出线电压等级为35KV、33KV、10KV、6KV负荷主要是电炉、转炉和部分轧钢系统;2#总降出线110KV和10KV，其中110KV下端带有3#、4#、5#、6#、7#等变电站。考虑到经济性和路由问题，出线采用电缆与架空线的组合方式，电缆和架空线路采用电缆终端头进行过渡。但在其运行12年后的2021年2月，2#总降到4#总降的714线路B相发生电缆终端头爆炸事故，给生成带来诸多被动影响。

1故障分析

针对该起故障，对前期的点检工作进行复盘发现点检的手段主要是使用红外成像仪进行测温，同时结合每年一次的定修进行耐压试验。通过结果反向分析来看，这种点检手段和技术均未能发现问题。通过对B相的解剖发现，在电缆金属套管内有生锈现象（图1），同时与半导电缓冲带有部有放电（图2）现象，说明B相电缆终端头已有较长时间未能有效的封堵，是导致电缆终端头炸裂的主要原因，同时电缆内部受潮造成局部放电。对同回路的A、C两相进行解剖发现C项在半导体过度部分不平整有毛刺（图3），同时硅油有铜绿产生。这种现象说明电缆终端头的密封已经失效很久，并逐步累计造成了该次事故的发生。

对该企业的所有电缆终端头的使用年限进行数据分析，80%均使用10年以上，且点检手段均为热成像和每年一次的耐压试验等内容，这种使用较长的设备和不具备有效点检的手段给企业的供电安全保障带来不利影响。急需要通过其他的手段和技术对现有的电缆终端头进行全面检测和排查。

2电缆无损检测手段

2.1红外线检测技术

其工作的原理是利用在运行电力设备，对环境释放红外线，测试者使用红外线成像仪对设备进行扫描，发现温度异常的地方即为疑似故障点，这种测试方法易受到环境的影响，且有些设备温度需要长期检测跟踪，对其温度的变化趋势进行分析，能更好的发现问题。

2.2射线检测技术

射线技术主要使用X射线或中子射线对设备进行检测，对零件内部是否存在异常的电磁转换进而确定具体的故障点。其主要适合小的零件或是局部设备的检测，同时做好相关安全屏蔽工作，避免影响环境中的其他无关人和设备等。

2.3超声波检测

该种技術的应用体系较为建全，并在许多领域得到的应用。其原理是借助不同频段的超声波为载体，基于电子雪崩或流柱理论的，可以很好地解释微秒级单脉冲现象。大量的研究表明：局部放电是纳秒级放电过程，其时域波形是包含多个连续的、振幅衰减的脉冲，并具有一定的统计自相似性。局部放电超声波检测法不影响电气主设备的安全运行，而且受工业现场电磁干扰的影响较小[3-5]。如果超高频（300～3000MHz）传感器和局放点之间的距离比较今，衰减因此也会减少，更适合电缆接头的局放检测。

2.4其他技术

渗透技术。其原理是将具备渗透的荧光剂，渗透在想要检测元件的结构内，随着时间的推移，渗透荧光剂在结构损坏的部位进行渗透，进而找出问题的故障点。一般应用电气设备较多，电缆应用略少。

磁场检测技术。利用在运行设备产生磁场变化，如果结构和内部没有损伤，磁场保持在较为稳定状态，出现异常情况时，也表示结构出现了问题。

3检测结果

结合现场的实际情况和各种无损检测技术的优缺点，制定将分批次对所有110KV和10KV电缆终端头，累计640多只进行了局放检测。对5#变压器某一回路采用短距离时差定位法，在B相电缆本体上同时安置两只特高频传感器，通过对比两检测波形相位，判断该信号来自变压器侧，其中B相信号强度最大，A、C相次之，其信号谱图称180度对称分布，波形主要频段集中在100MHz以内（图4）。通过对该回路电缆终端头的解剖发现也存在类似714线路的问题，有效避免了一起事故的发生。

4结论

4.1严格施工质量关

户外终端的制作均在现场完成，受制于技术人员的专业水平、制作当时的湿度等影响，除了安排甲方人员全程跟踪学习外，应建立相关制作标准，如毛刺的平整度、推力锥螺母的紧固力矩等。对户外终端进行编号，对施工单体提出在保质期内责任人负责制。严格按照工艺要求施工，是减少故障的主要途径[6]。

4.2改进点检手段

在之前红外成像和每年的耐压点检基础上，增加局放检测这种技术手段。通过数据的积累和对比，能够快速分析并找出疑似问题点，加以处理和解决。

4.3定期更换制度

建立电缆终端头运行台帐，对即将到10年寿命的设备进行重点点检，并逐步更换掉运行10年以上的电缆，从设备本身解决该种事故的发生。

参考文献：

[1]郑世才.射线检测技术发展的简要评述[J].无损检测，1996，18（1）：1-5.

[2]赵立宏，凌球等.X射线电缆绝缘线芯测偏仪的研制[J].电线电缆，2003，36（3）：36-37.

[3]Krivda A.Automated recognition of partial discharge[J].IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，1995，2（5）：796-812.

[4]Gaok K，Tan K，Li F.PD pattern recognition for stator bar mod-els with six kinds of characteristic vectors using BP network[J].IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation，2002，9（3）：381-389.

[5]Mohsen F，Hossein B，Emst G.Partial discharge and dissipation factor behavior of model insulating systems for high voltage rotating machines under different stresses[J].IEEE Electrical Insulation Magazine，2005，21（5）：5-19.

[6]刘毅刚，许继葵.高压电缆外护套故障及对策[J].高电压技术，2001，27（104）：38-39