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摘要:电力电缆具有占地小、可靠性高、维护量小等优点,一般敷设于土壤中或者室内、沟道中,基本不占用地上空间,广泛的应用于电力系统中,用以输送电能。因其故障率较低,日常维护量小,电力电缆的管理存在较多盲区,导致部分电缆运行工况逐渐下降,电缆故障带来的事故影响逐渐增大。本文通过分析一起机械应力引起的电缆绝缘疲劳事故,深入排查运维检修、验收各个环节中的缺失点,进而提高电缆的运行可靠性。
关键词: 机械应力;电力电缆;故障分析,疲劳
1.电力电缆在电力系统中的应用
随着社会的进步、城市化进程的推进,寸土寸金在当今城市中的效应愈发凸显,为了有效节约地上空间,合理利用城市土地资源,充分提高土地利用率,最大限度提高电能的输送能力,电力电缆在电力系统中得到广泛的应用。
资料显示,截止2010年底,国家电网公司系统内6kV-500kV在运电缆线路386768回,回路总长度为234166km[1]。随着城区供电需求的增加,电力电缆在电力系统的应用量也在逐年增加。在变电站内,电力电缆(动力缆)多用于所变(站用变)、电力电容器(无功补偿用)与开关柜之间,用以提供站内电能供给。
2.站用变电缆故障简介
2016年,某变电站35kV站用变开关柜间隔保险熔断,运行人员更换保险后,C相高压保险再次熔断。根据事件表现,工作人员判断站用变高、低压侧电缆存在接地情况,另外,站用变也存在运行异常嫌疑。通过对站用变进行外观检查,发现站用变外部绝缘壳体良好,无其他运行异常。联系到带电测试结果,并未发现其他异常信号。
工作人员遂办理工作票,对站用变进行停电试验,停电试验发现,站用变运行状况良好。在对电缆进行绝缘测试时,发现,电缆绝缘降低。
3站用变及电缆现场检查情况
3.1站用变现场检查情况
工作人员首先对站用变进行了电气试验,试验数据如表1所示。
由于正常运行状况下,站用变运行在5-6档,现场人员并未对站用变档位进行调整,根据测试结果,站用变的绝缘测试结果满足运行要求。电压比与直流电阻试验相比出厂试验数据,并无较大变化,亦满足运行标准要求。判断站用变并无故障。
3.2电缆现场检查情况
工作人员首先对低压电缆进行绝缘电阻进行测试,发现绝缘电阻合格。在对高压电缆进行测试时,发现高压电缆C相绝缘降低,相关测试结果如表2所示。
通过与A、B两相绝缘电阻的测试结果进行对比,发现,C相电缆对地的绝缘仅有0.4MΩ,极小于正常两相的绝缘电阻,遂判断高压C相电缆存在接地故障。
工作人员对C相电缆进行外观检查,发现,C相电缆伞裙最下端屏蔽线有少许黑色放电痕迹。遂对电缆接头进行解体查看,如图1所示。
为了找到电缆的接地故障点,工作人员对电缆伞裙下方进行了解体检查,现场照片如图2所示。
由图2可以看出,C相电缆外绝缘层已出现较为明显的破坏,在运行过程中,发生了击穿现象。通过对比图1、图2可以看出,电缆击穿点位于伞裙折弯处,存在较为严重的应力集中现象。长期的应力及运行环境,导致此处绝缘层发生疲劳,进而引起贯穿性的放电通道,电力电缆对接地体进行放电,放电时,流过C相电缆的电流急剧增加,造成开关柜柜内高压熔丝熔断。
4.电缆故障原因分析
经查阅运行资料,该电缆已运行14年,结合所变停电计划,电缆均按照正常的检修周期进行相关试验,并未发现运行异常。分析认為,电缆故障存在以下两种情况:
(1)早期电缆制作工艺不良,受制于现场施工条件,绝缘体处理时,存在间隙和杂质,内部泄漏电流超标,存在着运行隐患;
(2)电缆走向布置不合理。通过对电缆进行外观检查,发现,伞裙下方绝缘包覆位置正处于电缆折弯处,考虑到35kV电缆在急弯时存在较大的机械应力,机械应力集中引起金属、绝缘材料的老化,结合电应力、电场综合影响,绝缘材料逐渐老化,最终发生贯穿性的击穿放电。
5.结束语
电力电缆作为应用量较大的电力元器件,其结构、性能的掌握,需要现场运维检修人员慢慢学习,为了减低电力电缆事故率,应加强电力电缆的运维,主要体现在以下方面:
(1)加强电力电缆验收。对于现阶段的电力电缆,施工时应注意避免急弯,避免出现应力集中现象。
(2)加强对电缆的状态检测。除按照正常的检修周期,对电缆进行正常的电气试验外,运维检修人员应加强对电缆的带电检测,及早发现电缆运行隐患。对于老旧电缆,应缩短检测周期,密切关注电缆运行状况。
(3)综合分析异常原因。针对开关柜高压熔断器的熔断问题,运检人员举一反三,深入分析熔断器熔断的内在原因,排查到电缆的运行隐患,避免事故发生。
参考文献
[1] 赵健康,李文杰. 国家电网公司电力电缆运行情况报告[C] 第十三届全国工程电介质学术会议论文集 2011,31。
[2]王少华, 叶自强, 梅冰笑,等. 电力电缆故障原因及检测方法研究[J]. 电工电气, 2011(05):48-51.
[3]肖德军. 研究电力电缆故障原因和检测方法[J]. 通讯世界, 2017(22):92-93.
[4]庞丹, 戴斌, 田家龙,等. 电力电缆故障原因及检测方法研究[J]. 电子制作, 2016, 000(018):86-86.
关键词: 机械应力;电力电缆;故障分析,疲劳
1.电力电缆在电力系统中的应用
随着社会的进步、城市化进程的推进,寸土寸金在当今城市中的效应愈发凸显,为了有效节约地上空间,合理利用城市土地资源,充分提高土地利用率,最大限度提高电能的输送能力,电力电缆在电力系统中得到广泛的应用。
资料显示,截止2010年底,国家电网公司系统内6kV-500kV在运电缆线路386768回,回路总长度为234166km[1]。随着城区供电需求的增加,电力电缆在电力系统的应用量也在逐年增加。在变电站内,电力电缆(动力缆)多用于所变(站用变)、电力电容器(无功补偿用)与开关柜之间,用以提供站内电能供给。
2.站用变电缆故障简介
2016年,某变电站35kV站用变开关柜间隔保险熔断,运行人员更换保险后,C相高压保险再次熔断。根据事件表现,工作人员判断站用变高、低压侧电缆存在接地情况,另外,站用变也存在运行异常嫌疑。通过对站用变进行外观检查,发现站用变外部绝缘壳体良好,无其他运行异常。联系到带电测试结果,并未发现其他异常信号。
工作人员遂办理工作票,对站用变进行停电试验,停电试验发现,站用变运行状况良好。在对电缆进行绝缘测试时,发现,电缆绝缘降低。
3站用变及电缆现场检查情况
3.1站用变现场检查情况
工作人员首先对站用变进行了电气试验,试验数据如表1所示。
由于正常运行状况下,站用变运行在5-6档,现场人员并未对站用变档位进行调整,根据测试结果,站用变的绝缘测试结果满足运行要求。电压比与直流电阻试验相比出厂试验数据,并无较大变化,亦满足运行标准要求。判断站用变并无故障。
3.2电缆现场检查情况
工作人员首先对低压电缆进行绝缘电阻进行测试,发现绝缘电阻合格。在对高压电缆进行测试时,发现高压电缆C相绝缘降低,相关测试结果如表2所示。
通过与A、B两相绝缘电阻的测试结果进行对比,发现,C相电缆对地的绝缘仅有0.4MΩ,极小于正常两相的绝缘电阻,遂判断高压C相电缆存在接地故障。
工作人员对C相电缆进行外观检查,发现,C相电缆伞裙最下端屏蔽线有少许黑色放电痕迹。遂对电缆接头进行解体查看,如图1所示。
为了找到电缆的接地故障点,工作人员对电缆伞裙下方进行了解体检查,现场照片如图2所示。
由图2可以看出,C相电缆外绝缘层已出现较为明显的破坏,在运行过程中,发生了击穿现象。通过对比图1、图2可以看出,电缆击穿点位于伞裙折弯处,存在较为严重的应力集中现象。长期的应力及运行环境,导致此处绝缘层发生疲劳,进而引起贯穿性的放电通道,电力电缆对接地体进行放电,放电时,流过C相电缆的电流急剧增加,造成开关柜柜内高压熔丝熔断。
4.电缆故障原因分析
经查阅运行资料,该电缆已运行14年,结合所变停电计划,电缆均按照正常的检修周期进行相关试验,并未发现运行异常。分析认為,电缆故障存在以下两种情况:
(1)早期电缆制作工艺不良,受制于现场施工条件,绝缘体处理时,存在间隙和杂质,内部泄漏电流超标,存在着运行隐患;
(2)电缆走向布置不合理。通过对电缆进行外观检查,发现,伞裙下方绝缘包覆位置正处于电缆折弯处,考虑到35kV电缆在急弯时存在较大的机械应力,机械应力集中引起金属、绝缘材料的老化,结合电应力、电场综合影响,绝缘材料逐渐老化,最终发生贯穿性的击穿放电。
5.结束语
电力电缆作为应用量较大的电力元器件,其结构、性能的掌握,需要现场运维检修人员慢慢学习,为了减低电力电缆事故率,应加强电力电缆的运维,主要体现在以下方面:
(1)加强电力电缆验收。对于现阶段的电力电缆,施工时应注意避免急弯,避免出现应力集中现象。
(2)加强对电缆的状态检测。除按照正常的检修周期,对电缆进行正常的电气试验外,运维检修人员应加强对电缆的带电检测,及早发现电缆运行隐患。对于老旧电缆,应缩短检测周期,密切关注电缆运行状况。
(3)综合分析异常原因。针对开关柜高压熔断器的熔断问题,运检人员举一反三,深入分析熔断器熔断的内在原因,排查到电缆的运行隐患,避免事故发生。
参考文献
[1] 赵健康,李文杰. 国家电网公司电力电缆运行情况报告[C] 第十三届全国工程电介质学术会议论文集 2011,31。
[2]王少华, 叶自强, 梅冰笑,等. 电力电缆故障原因及检测方法研究[J]. 电工电气, 2011(05):48-51.
[3]肖德军. 研究电力电缆故障原因和检测方法[J]. 通讯世界, 2017(22):92-93.
[4]庞丹, 戴斌, 田家龙,等. 电力电缆故障原因及检测方法研究[J]. 电子制作, 2016, 000(018):86-86.