35kV电缆终端放电及隐患排查方法分析

第36卷第2期湖南电力HUNANELECTRICPOWER2016年4月doi:10.3969/j.issn.1008-0198.2016.02.02535kV电缆终端放电及隐患排查方法分析帅勇\李应武\杨蓉\谢佳2(1.国网湖南省电力公司常德供电分公司，湖南常德415000;2.国网湖南省电力公司益阳供电分公司，湖南益阳413000)摘要：发生的一起35kV电缆终端局部过热认为是电压致热性危急缺陷。停电解体检查发现因工艺问题使半导体出现尖端，形成局部放电造成电缆过热。对以往电缆终端故障综合分析，发现电缆安装工艺质量关键在于控制电缆应力锥的质量。文中通过解剖冷缩终端释义了应力锥安装位置的质量关键点，并推荐了工程中常见的电缆终端延长方案和在运电缆终端应力锥安装工艺隐患排查方法。关键词：电缆终端；电压致热型缺陷；应力锥；隐患排查中图分类号：TM855.1文献标志码：B文章编号：1008-0198(2016)02-0091-04Mechanismanalysisof35kVcableterminaldischargeandtroubleshootingmethodresearchSHUAIYong1,LIYingwu1,YANGRong1,XIEJia2(1.StateGridHunanElectricPowerCorporationChangdePowerSupplyCompany,Changde415000,China；2.StateGridHunanElectricPowerCorporationYiyangPowerSupplyCompany,Yiyang413000,China)Abstract:Theoverheatingdefectsof35kVcableterminalwerefoundbyinfraredtemperatureprecisionmeasurementwhichweredeterminedasvoltagepyrogeniccriticaldefects.Thefaultreasonisapartialdischargecausedbypoorprocessingtechnologyleadingtopartialchargeandcableoverheating.Previousfailuresofcableterminalwereanalyzedcomprehensively,thestandpointthatthekeyofcableinstallationqualityisthequalityofthecablestressconeisputforward.Thekeyqualitypointsofstressconeinstallationpositionisexplainedbynet-vibesshrinkterminal,andtheseveralcommonprojectcableterminalextensionprogramandthetroubleshootingmethodoftransportcableterminalstressconeinstallationprocessisrecommended.Keywords：cableterminal；voltageinducedfevertypedefects；stresscone;troubleshooting红外测温技术是目前电力设备带电检测技术中最为成熟的技术。目前根据状态检修试验规程要求，需要定期开展设备红外测温工作，缺陷为运行人员通过定期开展红外测温初步发现，通过试验人员进行红外精准测温复测进行确认并分析。1缺陷情况描述及缺陷定性2015年1月，试验人员在对某110kV变电站开展精确测温巡检时，发现该变电站1号主变中压侧35kV电缆终端红外图谱存在局部过热缺陷。现场红外检测时的各项参数为：环境温度10丈（阴天）、环境相对湿度60%、风速0级、测试距离4m、负荷电流246A。从图1一3可以看出该电缆终端为现场热缩工艺安装电缆，发热区域主要为电缆局部位置，且主要集中在电缆首个伞裙位置。根据该图像特征确认该电缆终端发热现象属于电压致热型缺陷[1_3〕。收稿日期：2015-12-29改回日期：2016-02-24•91•第36卷第2期湖南电力2016年4月图1缺陷电缆终端实物场作用下，半导体颗粒或尖端均会造成电场畸变，出现局部放电〔7〕。(a)电缆伞裙内壁（b)热缩套内壁图2左侧缺陷电缆红外测温图谱图3右侧缺陷电缆红外测温图谱依据DL/T664—2008《带电设备红外诊断应用规范》中电缆终端精确测温缺陷诊断判据〔4—5〕：图2伞裙局部区域过热缺陷温差为0.5~1K，采用相对温差判别即520%或有不均勻热像；诊断为危急缺陷，分析可能由电缆终端应力锥部局部放电所致。图3根部有整体性过热缺陷温差为0.5~1K，采用相对温差判别即520%或有不均匀热像；诊断为危急缺陷，分析电缆可能存在内部介质受潮或性能异常。2缺陷检查及原因分析(c)半导体倒角（d)主绝缘处半导体图4左侧电缆缺陷2.2右侧电缆缺陷检查通过图5可以看出，该电缆终端局部过热的主要原因：1)在于主绝缘加工时的凹坑导致电场分布不均匀，出现局部放电；2)主绝缘处遗留有半导体颗粒，在高压电场作用下，半导体颗粒或尖端均会造成电场畸变，出现局部放电；3)电缆主绝缘与热缩套直接有潮气，造成主绝缘沿面闪络，长期作用形成树枝状放电痕迹〔8〕。(a)电缆伞裙内壁（b)主绝缘与应力管(c)主绝缘与半导体（d)主绝缘图5右侧电缆缺陷由于缺陷点在主变差动保护范围内，缺陷定性后现场立即对该高压电缆进行了停电隔离。准备热缩电缆终端备件后，现场对该电缆进行了解体检查与分析，发现红外测温图谱中的热点部位，其对应的主绝缘位置均有不同程度的放电或烧伤痕迹。2.1左侧电缆缺陷检查通过图4可以看出，该电缆终端局部过热的主要原因：1)在于半导体与主绝缘之间的过渡没有平滑倒角存在半导体尖端在高压电场作用下，半导体颗粒或尖端均会造成电场畸变，出现局部放电〔6〕；2)主绝缘处遗留有半导体颗粒，在高压电2.3电缆终端缺陷原因分析高压电缆终端安装对电缆主绝缘、半导体层、铜屏蔽层3个组成部分的相对尺寸附件厂家均有严格的要求〔9〕。其中终端的加工工艺主要的关键质量控制点如：清洗时要注意一定是从电缆主绝缘层向半导电层清洗；电缆主绝缘层要进行细致的打磨，打磨方向必须垂直主绝缘，然后作圆周运动，严禁平行主绝缘方向打磨，那样不但会损伤主绝缘层，还会留下大量的进潮通道，缩短附件使用寿命；半导电切口倒30°斜坡，打磨要光滑、平整，避免产生台阶、间隙毛刺、尖端及在绝缘层上形成•92•第36卷第2期帅勇等：35kV电缆终端放电及隐患排查方法分析2016年4月刀伤，否则会引起局部电场畸变，从而引发电树枝，留下事故隐患；附件连接处密封要严实等。综合电缆终端安装工艺和缺陷终端剖析结果可以看出，该电缆终端局部过热的主要原因：1)电缆主绝缘受潮形成的树枝状放电，有可能是电缆终端密封不良导致水汽渗人；也有可能在热缩终端施工时没有对主绝缘做好相应的防潮防护，导致潮气在安装时带人终端，留下了隐患。2)电缆终端应力锥施工工艺不良，导致主绝缘上遗留有半导体颗粒、主绝缘表面不圆滑、半导体层与主绝缘没有平滑过渡和倒角，终端处理工艺的不到位直接影响电场分布，并导致电缆终端局部放电。3电缆终端应力锥定位分析及排查方法3.1电缆终端应力锥定位分析统计近几年的35kV高压电缆故障案例，发现高压电缆终端出现运行中损坏的主要原因为终端的应力锥安装位置不正确，尤其是现场安装环境需要对电缆终端各相要求加工长度较远的情况〔10〕。此外电缆终端安装工艺不良，如半导体层清理、主绝缘处理不圆滑以及端部密封不良等问题，也极易导致电缆运行中出现局部过热缺陷。图6所示为应力锥安装位置损坏示例。图6应力锥安装位置错误示例各类电缆终端厂家在现场安装说明均给出了详细的尺寸控制标准，为了通过应力锥位置的控制确保主绝缘、半导体、屏蔽层3种介质作用下，电场能够较为合理分布，避免电场畸变出现局部放电或绝缘介质的击穿。其中对于目前应用较多的冷缩终端应力锥的位置控制示例，如图7所示。图7应力锥与主绝缘、半导体层搭接位置标准示例目前现场安装时电缆终端制作时延长连接尺寸方案主要有以下3种〔⑴：1)终端附件尺寸严格按照厂家要求制作，采取绝缘线或铜排过渡延长。该方案必须较好的固定电缆终端，且过渡件与设备和电缆之间连接的通流容量不能降低，接线端子连接要紧固。该方案较多用于单芯电缆。2)终端附件应力锥处理严格按照厂家要求制作，采取延长应力锥以下部位延长。该延长方案的关键是应力锥以下的半导体屏蔽和电缆铜屏蔽层（图8(a)红色虚线框内部位）必须同步延长，严谨剥离。3)终端附件应力锥处理严格按照厂家要求制作，采取延长应力锥以上部位延长。该延长方案的关键是应力锥以上部位（图8(b)红色虚线框内部位）的半导体屏蔽和电缆铜屏蔽层必须清理干净，对延长的主绝缘必须可靠密封，严防受潮。电缆应力锥以上均为高压部分，这部分对地和相间的绝缘距离必须参照空气绝缘的距离要求进行控制。出现故障较多的方案2和方案3示例如图8所示。(a)方案2(b)方案3图8电缆终端延长方案示例3.2电缆终端应力锥定位隐患排查通过上节电缆终端应力锥定位的机理，可以归纳出结论：正确的电缆终端应力锥定位应该保证应力锥以下均通过接地的铜屏蔽将电位控制为零电位，应力锥以上的部位为主绝缘通过冷缩管或热缩管进行防潮包封，为运行电位。结合该结论，通过相应电压等级的接触式验电器进行简单的核实〔12〕，便可排查出应力锥安装位置是否大致正确。具体排查方法为：1)对于预制式的冷缩终端，排查应力锥（电缆头第一片伞裙以下的鼓起位置）以上应检测为有电指示；应力锥以下检测为无电指示。2)对于现场安装的热缩终端，排查应力管(电缆热缩管鼓起位置，有时被伞裙遮盖）以上应•93•第36卷第2期湖南电力2016年4月检测为有电指示；应力锥以下检测为无电指示。上述排查方法只能初步排查出应力锥的位置是否基本正确，对于半导体、主绝缘、屏蔽层和电缆终端的具体搭接尺寸是否超标，只能通过加强红外精准测温的方式进行跟踪〔13〕。4总结文中在总结分析以往电缆终端故障的基础上，通过剖析和理论分析得出了电缆终端应力锥安装位置的质量关键点，并根据应力锥的电场控制机理,归纳总结了电缆终端应力锥安装位置是否正确的隐患排查方法，该排查方法安全、简单快捷，提高了电缆运行管理水平。参考文献〔1〕罗红.110kV瓷套式电缆终端局部发热原因初探〔J〕.广东输电与变电技术，2007(1):39-40.〔2〕伍小娟，蔡志芳，袁强.电缆终端异常发热原因分析〔J〕.广东电力，2007，20(9):40-42.〔3〕罗真海，陆国俊，王晓兵，等.高压电缆瓷套式终端发热原因〔J〕■高电压技术，2007，33(11):240-241，244.〔4〕陈解选，张俊，曾懿辉，等.110kV电缆复合终端局部发热缺陷分析与处理〔J〕■广西电力，2013,36(6):39-41.〔5〕屈少虹.110kV线路电缆接头故障分析〔J〕■湖南电力，2006,26(4):42-43.〔6〕吕事桂，杨立，范春利，等■电缆老化红外热特征数值模拟与分析〔J〕■工程热物理学报，2013,34(2):332-335.〔7〕孟军■基于红外检测的35kV电缆终端伞裙过热故障分析〔J〕.电力学报，2013,28(4):313-314.〔8〕宫瑞磊，邱捷，王曙鸿■含非线性应力管的电缆终端的电-热场分析〔J〕.绝缘材料，2006,39(1):23-27.〔9〕程帆，曾浩松■电缆终端异常发热案例分析〔J〕.电气技术，2015(11):122-124.〔10〕方针，陆佳政，张红先，等■高压交联聚乙烯电力电缆水树枝缺陷在线监测系统的研制〔J〕.湖南电力，2007,27(6):1-3,8.〔11〕江山，江军■芙蓉变电缆出线交叉互联护套感应电压的分析计算〔J〕.湖南电力，1997,17(3):