一起10 kV接地变油纸电缆故障分析

刘俊杰，刘育武，黄渤瑜

(国网北京市电力公司检修分公司，北京 100068)

1 案例概述

某变电站监控机发出10 kV开关过流I，II段保护动作跳闸信号。该开关带两组消弧线圈并联运行，导致10 kV母线同时失去接地变及消弧线圈。检修人员到站检查，发现故障间隔开关柜至接地变段电力电缆发生故障，接地变侧三相电缆分叉处发生灼烧、断裂，开关柜侧电缆接头因发热而产生流膏现象。接地变的A，B相10 kV套管、零相套管及导电排有电弧放电痕迹。

故障电力电缆为投运37年的ZLQD22-3*120型油纸电缆，总长度约50 m。接地变及消弧线圈为同年投运的充油型设备。

2 检查诊断

检修人员对接地变及消弧线圈进行诊断性试验，试验结果显示合格；对故障电缆进行诊断性试验，显示其三相绝缘均为零，无法进行加压试验；查看该段电缆3年前的例行试验结果(见表1，2)，发现其绝缘、耐压结果均正常，未见劣化态势。

表1 故障电缆3年前主绝缘绝缘电阻试验 单位：MΩ

表2 故障电缆3年前主绝缘直流耐压试验

3 故障原因分析

调取故障录波，对该故障进行分析，发现故障发展经过了3个阶段。

(1) 00：46：44.7438—00：46：44.7474，B，C相电压下降，幅值、相位基本相同；B，C相电流突增，幅值相同、相位相反。该现象表明B，C相间短路。

(2) 00：46：44.7474—00：46：44.7838，B，C相电压继续降低，出现零序电压；B，C相电流继续增大。该现象表明B，C相短路接地。

(3) 00：46：44.7838—00：46：45.2976，A，B，C三相电压基本归零，电流增大，无零序电压、电流。该现象表明A，B，C三相短路。00：46：45.2976，过流I，II段保护动作跳开10 kV断路器，随后主变低压侧电流、电压逐渐恢复正常。

结合故障电缆残骸实物检查与故障录波分析可知，B，C相间绝缘层首先击穿，使得B，C相间失去绝缘，发生相间短路；B，C相绝缘层继续破坏，导致B，C相与屏蔽层间失去绝缘，B，C相通过屏蔽层接地；电缆内部的放电、燃烧使得A相绝缘随之受损，演化成A，B，C三相间失去绝缘，发生三相短路。最终，故障处电缆绝缘层、过渡层、屏蔽层、铠装层、外护套相继受损，表现为电缆过流和爆炸，造成电弧喷射，灼伤接地变瓷瓶及零排。

由于该故障油纸电力电缆已运行37年，绝缘老化严重，受结构形式所限，其三相分叉处的电场畸变最为严重、强度最高，故长期运行后在电缆三相分叉处发生了绝缘击穿。

4 运维检修建议

(1) 建设阶段。应加强电缆接头制作工艺管控，避免电缆局部电场畸变严重或密封不良等问题。

(2) 运行阶段。应加强对油纸型电缆的巡视和监测，尤其注意电缆接头及三相分叉处是否存在发热、局放、流膏等异常现象。

(3) 例行试验。要重视安排电力电缆例行试验，虽然受制于其周期性的特点而无法实时反映电缆的运行状态，但可通过例行试验验证电缆近期的运行状况。当试验数据异常时，应严禁设备投运。

(4) 技改更新。要重视停电、技改工作，对运行年限较久的油纸型电缆进行更换，优先安排试验结果或运行状况较差的设备，以确保在电缆设备严重劣化前及时消除故障隐患。

5 结束语

为防止发生这类油纸电力电缆绝缘故障，从建设阶段就要加强质量监督和管控，进入运行阶段后要进一步加强巡视、监测，做好例行试验、数据记录及数据实时更新等工作，同时合理安排技改计划，从而确保电缆设备无故障运行。