110kV电缆中间接头故障分析处理与防盗对策

学术论文曹陇平 潘玉江 2018-12-29 09:15:40
    0 前言

    近年来,由于城市化进程的加速,电缆数量和范围均快速增长,但由于设计、运维、管理等方面的不足,导致高压电缆在前期架设完成后缺乏养护、看守,或是由于高压电缆的安装、架设本身就不符合实际情况,使得电缆在安装过程中就存在着不同情况的缺陷,导致电缆带病运行或无防护措施运行,因而引发电缆频繁被盗的情况,导致电力企业遭受巨大的经济损失,同时也对人民生产生活安全造成威胁,因此,需要对高压电缆的安全问题提高重视,并采取措施进行整改。

    1 110kV电缆中间接头系列故障基本概况

    本文以某地由某厂家统一安装的110 kV电缆,中间接头造成的系列故障为研究对象,深入分析了一系列故障的原因。在此基础上,总结分析了国内电缆及其附件故障的主要原因和类型,可对电力电缆的安装、运维、管理提供借鉴,以期逐步降低电缆接头的故障发生率。

    该段110kV电缆线路总长7.23km,全线共分为15个电缆段,由5个交叉互联单元构成,一侧接220kV变电站GIS终端,另一侧接110kV主变压器,两侧终端金属护层采用直接接地方式。全线经过地区有一段河堤,采用排管与隧道相结合的方式敷设,电缆型号为YJLW03-64/110kV-400mm2。具体情况如图1所示。

    2 电缆中间接头故障实际情况分析

    根据图1的情况,结合该地段电缆中间接头故障的实际情况,本文做出了以下探寻方案及故障分析:

    2.1 测寻方案

    (1)发现电缆故障后,首先需要工作人员进行现场勘测,确定故障性质,才能进行进一步的故障测寻。主网系统反馈的220kV变电站在故障发生时采取了电流差动保护,实测距离约为4.9km,距主变压器约2.3km。假设此段电缆线路为纯电缆线路,通过资料对比得出,从110kV变压器所在变电站侧开始测寻故障准确率更高。

    (2)根据实地勘测情况,可采用3种方案进行测寻。一是用二次脉冲法对故障位置进行预定位,这种测寻方法相对能得到更准确的的数据,但需要经过多次多种情况的测寻,工序相对复杂,需要耗费较多的人力和时间,因此这种测寻方法一般用于其他测寻方法均不能凑效的情况下;二是采用高压电桥法预定位,这种方法不需要拆除交叉互联电缆的接线,操作相对简便,但需要对故障线芯与无故障线芯进行短接,容易受到接地系统的外部干扰;第三种为冲击放电法,这种方法摒弃了故障位置预定位的步骤,而采用直接对故障线芯进行加压冲击放电,并进行听测的方式进行测寻,相对来说,这种方法更直观且受外部因素影响最低,因此可以优先采用冲击放电法来进行测寻。

    2.2 具体的测寻步骤

    初步确定了测寻方案后,我们可以从110kV变压器所在变电站侧进行高压测试,将电缆故障测试车的高压测试连接屏蔽线接到故障位置,并采用测试车的路径整合测试设备,此步骤可以由电脑和信息平台控制。

    在电脑主控平台选择:“精确定点一冲击一电压范围一自动模式一冲击间隔”,一再次确定冲击电压一开始冲击放电,使高压电设备能够整合故障测试。同时可以人为设置GIS终端的变压范围,通常可以考虑不要高于15kV,约12kV时测寻的效果最好。采用声磁同步仪测听,对工井反馈回来的信号进行捕捉,最终确认故障位置应在4#工井B相。

    2.3 对实际故障进行解剖

    将故障接头两端锯断抬至地面,在防水盒上下螺丝拧合的地方进行进一步勘测,找到精确的故障位置。将焦熔物清除,发现金属护层铝波纹与铜编织带焊接处与铜保护壳烧结在一起,送电侧铜保护壳已脆化。

    进一步解剖,把靠送电侧的铜保护壳、铜屏蔽网等清理后,发现预制橡胶绝缘件中间部位隆起击穿,主轴向方向有一条一字型放射的主要裂纹。而在剖开橡胶材质的预制件后,发现在中间接头约10cm处有一损伤,产生了放电圆形凹坑,凹坑沿连接管方向呈电树枝爬电痕迹,由此可知,该电缆主要问题为中间接头处产生的故障。

    3 对故障产生的原因进行分析

    根据以上测寻解剖的结果,可以分析认为,该段110kV高压电缆中间接头产生故障,主要原因是电缆交叉互联同轴电缆被盗导致的。

    由于3#工井与4#工井地处河堤边,该路段工井位置设计安置稍低于河床高度,因此该段线路电缆的交叉互联箱与外箱都没有进行严格的封堵措施,导致互联箱内的交叉互联同轴电缆没有较好地隐藏起来,而是有一段裸露在外。这应当是造成同轴电缆被盗的主要因素。在同轴电缆被盗时,由于盗窃者采用了剪断电缆的粗暴手段,使得剩下的电缆落入工井积水,造成短路,故障发生后没有及时进行解决,导致所处线路的金属护套铝波纹、铜编织带、铜保护壳等烧结在一起,最终导致了绝缘接头发生击穿的事故。

    造成这一结果,次要原因还有:①连接管没有采用均压套屏蔽罩,且绕包直径小于电缆主绝缘直径,使预制绝缘件内的应力控制管与连接管接触不紧产生气隙;②连接管压膜处没有打磨光滑,容易引起尖端棱角处放电;③金属护套与大地将形成闭合回路,金属护套中有环流通过,使电缆发热,降低电缆载流量,产生了极大的环流,因而造成中间接头故障。但主要还是因为同轴电缆被盗引发的交叉互联接地系统循环不畅而导致的故障问题。

    4 针对电缆被盗导致故障的处理措施及建议

    运行中单芯电缆的金属护套应可靠接地, 一旦完全悬空,就会通过电容分压在金属护层上产生很高的工频电压,对人身安全构成威胁,同时可能造成电缆击穿故障,严重的甚至会导致电缆沟道或隧道火灾。所以,一旦发生这种情况应立即进行处理。

    具体的处理措施可为:

    (1)加强对电缆线路的监测,尤其对交叉互联箱的温度、湿度、周边环境进行严格检察,确保在故障或意外发生时能及时发现、及时处理。对高压电缆线路范围加装标识牌,以方便运维人员定时定期地对高压电缆线路进行检修,同时也能预防意外性质的破坏产生。

    (2)加强防盗措施,安排运维人员对易发生盗窃的路段进行严密巡视和监控,对于设置在地面上的交叉互联箱体的基础孔洞卜层用防火材料封堵,上半部分用混凝土填充,将同轴电缆包封在内的方法,加大被盗难度。对于终端塔、终端场所的接地电缆,将电缆穿入塑料波纹管,然后采用在波纹管内灌注砂浆的方法,以减少电缆接地线被偷盗的概率。

    (3)带电检修。接地线、交叉互联线被盗后金属护套产生悬浮电位的危害性很大,因此仅仅立足于紧急情况下的处理是远远不够的。应采取有效手段防止类似的情况发生。但如果直接用接地线接地,瞬时放电电流很大,容易形成弧光放电,危及操作人员安全。应采用灭弧接地装置立即将悬浮金属护层单端接地,消除悬浮电压,暂时将金属护层单接地运行,然后停电或带电恢复为交叉互联双端接地方式。

    (4)前期设计时应当考虑到被盗风险,尽量在预安装阶段就设计好防盗措施,如在中间接头工井安装自动温度报警装置,安装智能防盗井盖等。

    结语

    随着城市化的不断发展,高等级电缆线路运行公里数越来越长。现在国内电力部门普遍重视电气设备而忽视了对电缆线路的管理,造成电缆隧道管理混乱,加强对电力隧道的管控,避免盗窃事故的发生迫在眉睫。相关部门需要更多的思考如何快速地解决电缆故障、如何科学地对电缆线路进行维护,确保电缆系统安全运行。
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