10 kV主变压器变低及母线联络电缆隐患的检查与分析

2022-09-01张健能麦志彦何宇琪王志刚

电线电缆 2022年4期

张好, 张健能, 麦志彦, 何宇琪, 王志刚

(广东电网有限责任公司佛山供电局, 佛山 528300)

0 引言

目前,变电站内多数采用电力电缆进行短距离的电力传输,虽然电缆具有占地空间小,敷设方便等优点,但其结构及敷设环境较为复杂,易发生接地故障,特别是主变压器变低、母线联络电缆故障将对供电安全性造成较大危害[1-2]。因此,针对主变压器变低及母线联络电缆隐患开展专项排查工作,分析研究防范处理措施,对变电站的安全稳定运行具有重要的现实意义。

变电站内主变压器变低与母线联络电缆较多选用非铠装电缆,受自然环境、外力、施工等因素的影响,电缆故障次数也有了明显的增加,较为常见的即外表受压出现破损,最终导致接地故障[3-4]。本工作介绍了一起10 kV母线联络电缆故障案例,分析了故障发生的原因,介绍了处理过程,并以此问题为导向,对10 kV主变压器变低及母线联络电缆进行全面检查,介绍了隐患排查情况,分析了产生原因,提出针对性的防范与改进建议。

1 某10 kV母线联络电缆故障案例

1.1 故障概述

2018年6月6日,某变电站3#接地变零序过流动作,跳开了3#主变压器变低开关,造成10 kV 5 M、10 kV 6 M母线失压。试送电后,10 kV 6 M母线正常,10 kV 5 M母线出现C相接地。

1.2 现场检查处理

将10 kV 5 M母线、PT转检修后,维修测试人员依次对一次设备进行外观检查,同时对母线、避雷器、PT一次绕组进行绝缘电阻测试,均未发现异常。

由于10 kV 1 M、10 kV 5 M母线联络电缆运行时在10 kV 5 M母线范围,因此继续对10 kV 1 M、10 kV 5 M母线联络电缆进行绝缘电阻测试。测试结果异常:C相3根电缆中C1电缆的主绝缘为零、外护套绝缘仅为10 kΩ·km-1,不符合主绝缘应大于1 000 MΩ和外护套绝缘应大于0.5 MΩ·km-1的标准要求。

该电缆型号为ZRYTJV-1×630,单根长约90 m,于2007年2月投入运行。

为排查电缆缺陷,先掀起整条电缆沟的盖板,检查电缆故障点。发现靠近变压器电缆沟的转角处,靠电缆沟壁的电缆有一严重破损处,见图1。

图1 受压破损电缆

故障点处电缆外护套、屏蔽层与主绝缘层被电弧烧穿,内部金属铜导体暴露且个别芯线被烧熔。

处理情况:退运C相3根联络电缆,重新敷设新铠装电缆,并调整电缆敷设方式,按品字形布置,以平衡电缆电流分布,并且电缆与竖直角铁支架距离20 mm及以上。

1.3 电缆受损原因分析

原电缆为非铠装屏蔽电缆,防外力破损性能相对较差,容易损伤。其故障点在离电缆转弯的第二个固定支架,角铁边缘与固定拉爆螺栓之间,电缆长期受角铁边缘压迫,在热胀冷缩的作用下,角铁处外护套磨损。雨水进入屏蔽层与绝缘层表面后,在水分、电场的长时间作用下,加速了绝缘的老化;最终电缆主绝缘被击穿,电缆导体对屏蔽层放电接地。在该转弯位置另一侧的第二个固定支架处,同样发现电缆已受角铁边缘受压严重变形的情况,见图2。

图2 角铁边缘处电缆

2 专项检查情况

针对以上电缆故障事件,进行了专项排查工作。主要针对10 kV主变压器变低及母线联络电缆,开展电缆外观检查及电缆的外护套绝缘试验。

2.1 外观检查情况

通过2个月的专项排查,完成了12个220 kV变电站,67个110 kV变电站中性点接地装置电缆(含接地变电缆)、母线过渡电缆、主变压器变低电缆外观检查,特别关注其与支架金属件的距离,发现的主要问题及处理情况如下:

(1) 某变电站10 kV 2 M、10 kV 6 M母线联络电缆转弯处与角铁触碰处受损,对外护套修复后,外护套绝缘合格,见图3。

图3 电缆外护套破损处理

(2) 某变电站3#主变压器变低C相有1根电缆受压迫,在受压迫处加胶垫处理,见图4。

图4 电缆受压处理

检查中还发现部分电缆沟接地生锈严重、中间防火墙损坏、电缆支架断裂,以及多个变电站10 kV出线电缆有外皮破损、受压迫、接近尖锐物等问题。

2.2 外护套绝缘试验情况

通过半年专项排查共完成了22段电缆的外护套绝缘试验,试验中发现以下问题与异常情况:

(1) 某变电站2#主变压器变低电缆外护套绝缘试验中C相C2外护套绝缘电阻不合格。

首先检查电缆外观,由于电抗器室进出口、主变压器变低侧电缆沟填充了防火堵料,以及电缆沟内积水严重,因此未能够通过外观检查判断电缆外护套绝缘低的故障点。其次使用振荡波方法[5]检测,由于电缆过短,也未能够发现故障点;最后采用电桥法[6]检测,发现C2电缆故障点在主变压器变低侧。对C2电缆外护套受损处采取橡胶绝缘材料包裹的方式进行修复,修复后外护套绝缘电阻升至34.6 MΩ,试验结果合格。

(2)某变电站10 kV母线联络电缆因被防火材料、沙填埋,造成测量数据异常,只有几十千欧。对防火材料进行开挖,清洁电缆外表,使电缆终端外绝缘完成外露,并用风筒吹干终端下部,电缆外护套绝缘电阻逐步恢复至1 MΩ及以上,电缆恢复运行。

(3)某变电站接地变电缆外护套绝缘电阻为零,检查发现两个配电室间的穿管段电缆受白蚁侵蚀严重,原因是防火包吸引白蚁,白蚁在内部筑巢后对电缆造成损害。现场清理防火包、更换埋管、重新敷设电缆,进行交接试验后恢复运行。

3 防范及改进建议

3.1 持续开展电缆外护套绝缘试验

通过变电站内电缆外护套绝缘试验,发现了多起电缆缺陷,并及时进行了处理,消除了隐患。因此,在交接试验与预试中,坚持开展电缆外护套绝缘试验,能够有效发现电缆受损隐患,特别对于埋管等被封闭电缆,外护套绝缘试验是发现缺陷的有效手段,在变电站内应持续开展。

当电缆外护套绝缘试验不合格时应立即进行缺陷排查,步骤如下:①检查电缆终端的绝缘是否受潮、是否被填埋;②检查电缆外观是否有受损的情况;③在电缆安装时,要求电缆屏蔽、铠装接地引线必须裸露,不能够被沙、防火泥等材料填埋,且接地点容易装拆,以便于电缆外护套试验。存在电缆被填埋的情况时,应开展电缆受损定位,并开挖检查。

3.2 推广使用单芯铠装电缆

由于铠装在中高压电力电缆的造价中占比较小,因此,高压电力电缆一般采用铠装电缆。但单芯电缆钢带铠装会增加损耗,造成电缆发热严重[7-8];一般认为,变压器外力破坏危害较小,所以变电站内主变压器变低与母线联络电缆普遍选用非铠装的YJLW03型电缆。但变电站内电缆受施工、动物等因素影响受损的情况时有发生,并且随着小电阻接地方式的推广应用,主变压器变低、母联单芯电缆接地,不仅故障电流比较大,而且还会导致母线失压故障,严重影响供电的可靠性;而铠装材料非导磁性能的提升,可大大减少单芯铠装的损耗,故建议在变电站内推广使用单芯铠装电缆。