林 亮

(國網(wǎng)江蘇省電力公司太倉市供電公司，江蘇 太倉 215400)

一起電纜中間頭故障的分析和處理

林 亮

(國網(wǎng)江蘇省電力公司太倉市供電公司，江蘇 太倉 215400)

電纜中間頭易發(fā)生故障，影響電網(wǎng)安全，是配網(wǎng)運行管理上的薄弱環(huán)節(jié)。介紹一起配網(wǎng)電纜中間頭接地故障的經(jīng)過，對電纜中間頭故障原因進(jìn)行分析，指出配網(wǎng)電纜事故處理時應(yīng)注意的問題，并提出配網(wǎng)電纜中間頭在實際使用中的改進(jìn)措施。

配網(wǎng)；電纜；冷縮中間頭；接地故障

0 引言

隨著城市“三線入地”工程的開展，在城區(qū)配網(wǎng)改造工程中，大量架空線改為電纜入地。與架空線相比，電纜具有不占用地面空間、絕緣性好、供電可靠等優(yōu)點。但電纜中間頭故障引起的事故頻繁發(fā)生，根據(jù)我國電纜事故統(tǒng)計，約70 %的事故發(fā)生在電纜終端頭和中間頭，而電纜中間頭的數(shù)量和發(fā)生事故的概率遠(yuǎn)高于終端頭。因此，加強對電纜中間頭的管理，是配網(wǎng)運行管理亟待解決的問題。

1 故障過程

某110 kV變電站1號主變供20 kVⅡ段母線上的225甲線與2號主變供20 kVⅣ段母線上的245乙線對供，如圖1所示(開關(guān)實心表示合位，空心表示分位)。225甲線開關(guān)與245乙線開關(guān)的重合閘裝置均啟用。

2014-06-21T02:44，該變電站225甲線速切保護(hù)動作，重合不成功，225甲線—乙線245C進(jìn)線開關(guān)之間失電。由于線路較長且支線較多，夜晚能見度低不利于現(xiàn)場查找，在初步巡線無果后，征得分管領(lǐng)導(dǎo)同意后，采取先停用兩側(cè)變電站開關(guān)重合閘后采用分段試送的方法逐段排查。當(dāng)試送至乙線2455進(jìn)線開關(guān)—乙線2454進(jìn)線開關(guān)之間時，出現(xiàn)C相金屬性接地，判斷第1故障點在乙線2455進(jìn)線開關(guān)—乙線2454進(jìn)線開關(guān)之間。將乙線2455進(jìn)線開關(guān)和乙線2454進(jìn)線開關(guān)改為冷備用后，再將乙線245C進(jìn)線開關(guān)由冷備用改為運行，出現(xiàn)A相金屬性接地后245乙線開關(guān)跳閘。經(jīng)分段試送，確認(rèn)第2故障點在乙線2453進(jìn)線開關(guān)—乙線245B進(jìn)線開關(guān)之間。后經(jīng)搶修人員現(xiàn)場檢查，確認(rèn)2個

圖1 225甲線——245乙線線路結(jié)構(gòu)

故障點均有電纜中間頭浸在水中，導(dǎo)致線路短路。

2 故障分析

2.1 電纜中間頭故障原因

2.1.1 工作環(huán)境因素

電纜中間頭主要有熱縮和冷縮2種。冷縮中間頭具有價格便宜、對制作環(huán)境要求低、制作時間短的優(yōu)勢，在工程中得到了廣泛應(yīng)用。冷縮中間頭在投運后，由于冬夏交替、溫度迭變，繞包處理的電纜外護(hù)套收縮，造成電纜鎧裝層暴露在外，導(dǎo)致電纜內(nèi)部受潮。特別是在浸泡環(huán)境下，潮氣使絕緣層在電場力的作用下形成樹狀結(jié)構(gòu)，使電纜絕緣水平下降，最終導(dǎo)致絕緣擊穿。這也是冷縮中間頭故障通常發(fā)生在冬季降溫或大雨后的原因。

太倉地區(qū)地下水位較高，一旦電纜溝排水系統(tǒng)堵塞不暢或遇暴雨天氣水位上升過快，就會造成電纜長時間浸泡在水中，對電纜中間頭造成不利影響。

2.1.2 制作工藝因素

在制作接頭時，必須對電纜的銅屏蔽層、半導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層、線芯進(jìn)行剝切，造成電纜接頭線芯和屏蔽層的切斷處產(chǎn)生電應(yīng)力集中現(xiàn)象，致使電場強度變大，這是整個接頭的薄弱環(huán)節(jié)。

此次第1故障點的電纜中間頭位于轉(zhuǎn)彎井，承受少許的彎曲力，造成電場力分布不均勻，增大電場畸變；且電纜受潮，最終引起擊穿。

2.1.3 施工質(zhì)量因素

配網(wǎng)電纜中間頭都由施工人員現(xiàn)場制作。冷縮中間頭采用預(yù)擴(kuò)張技術(shù)，對安裝工藝和安裝精度要求較高。但目前電纜施工人員技術(shù)水平參差不齊，工程監(jiān)理人員驗收把關(guān)不嚴(yán)以及原材料可能存在質(zhì)量問題，導(dǎo)致實際制作的冷縮頭密封性不如熱縮頭。

2.2 多故障點原因

配網(wǎng)接地故障通常為單個故障點，但此次事故中出現(xiàn)了2個故障點。這是由于配網(wǎng)屬于小接地電流系統(tǒng)，中性點不接地，當(dāng)發(fā)生單相金屬性接地后，接地相電壓近似為0，其余兩相升高為線電壓，線路開關(guān)不跳閘，維持單相接地運行。此時如果其他電纜中間頭也出現(xiàn)滲水或制作質(zhì)量不高的問題，容易造成絕緣擊穿。電纜中間頭滲水后，內(nèi)部形成水樹枝結(jié)構(gòu)，也容易導(dǎo)致金屬護(hù)套多點接地。試送時對電纜的沖擊亦有可能造成絕緣擊穿。如果擊穿相與之前的接地相為不同相，就會導(dǎo)致兩相接地短路跳閘。

2.3 支線告警原因

在試送前的帶電巡線過程中，巡線人員曾匯報乙線3號環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)的乙線31號支線有接地告警信號，但現(xiàn)場做耐壓試驗結(jié)果正常，調(diào)度員發(fā)令試送也正常，因此判斷接地告警信號為誤發(fā)信。造成這種現(xiàn)象的可能原因有：

(1) 告警信號為歷史信息，未及時復(fù)歸，對巡線人員造成誤導(dǎo)；

(2) 由于支線過多、用戶性質(zhì)較為復(fù)雜，對保護(hù)接地選線判斷造成干擾，影響了選線判斷結(jié)果。在實際工作中，配網(wǎng)人員反映該保護(hù)告警對判斷故障點準(zhǔn)確度不高。

3 故障處理

配網(wǎng)電纜鋪設(shè)在電纜溝中，查看時需要人力撬開電纜蓋板，效率較低，給巡線帶來困難。太倉配網(wǎng)未實施配網(wǎng)自動化，無法自動查找故障點；環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)開關(guān)接地告警準(zhǔn)確度不高，增加了巡線難度。

調(diào)度規(guī)程規(guī)定電纜線路故障跳閘不能強送，如巡線未找到故障點，原則上需要經(jīng)過耐壓試驗正常后才能試送電。但由于該線路較長、支線較多，單條支線電纜耐壓試驗約20 min，如逐條對電纜做耐壓試驗，將造成停電時間較長，因此可向分管領(lǐng)導(dǎo)申請電纜線路分段試送。

配網(wǎng)電纜事故處理時應(yīng)該注意以下幾點問題。

(1) 正常運行時，全電纜線路的變電站開關(guān)重合閘為停用狀態(tài)，非全電纜線路的變電站開關(guān)重合閘為啟用狀態(tài)。事故跳閘后，非全電纜線路試送前應(yīng)停用變電站開關(guān)重合閘，在線路全部送電后啟用，以免跳閘后短時間內(nèi)再次重合在故障點對電纜造成二次沖擊。

(2) 在處理配網(wǎng)架空線路故障時，通常根據(jù)具體情況選擇多種方法試送。單電源供電線路選擇從近電源側(cè)逐段試送，也可選擇從遠(yuǎn)電源側(cè)逐段試送。多電源對供線路可采用“二分法”試送，即選擇故障線路中間的一處柱上開關(guān)或環(huán)網(wǎng)柜開關(guān)拉開，將故障線路分為2部分，從一側(cè)開關(guān)試送，如試送成功，即故障點在另一段；如試送不成功，說明故障點在該段線路內(nèi)，另一段線路可用對側(cè)開關(guān)送電。

但對單電源供電的電纜線路，試送時應(yīng)選擇從近電源側(cè)逐段試送；對多電源對供的電纜線路，可采用“二分法”將故障線路分為2部分后，從近電源側(cè)逐段試送。試送不宜從遠(yuǎn)電源側(cè)試送，以免造成電纜線路多次跳閘，沖擊破壞其主絕緣。

(3) 調(diào)度員在處理配網(wǎng)架空線路故障時，一般查出一點故障并隔離后，其他部分可考慮試送，但對電纜線路應(yīng)考慮可能存在多故障點的情況。對多電源對供的電纜線路隔離故障點后，對側(cè)線路不應(yīng)直接試送，而應(yīng)繼續(xù)采用從近電源側(cè)逐段試送的方法，排查是否有其他故障點。若存在其他故障點，靠近第1故障點的可能性較大。這是由于電纜中間頭內(nèi)部水樹枝劣化，造成故障點鄰近分布；同時相鄰部分可能都位于同一積水電纜溝中。

4 改進(jìn)措施

(1) 目前，太倉地區(qū)發(fā)生浸水接地短路的電纜中間頭均為冷縮頭工藝，配網(wǎng)人員反映由于冷縮頭制作對現(xiàn)場安裝工藝要求較高，導(dǎo)致實際制作的冷縮頭密封性不如熱縮頭。因此，后期在更換電纜中間頭時，對于兩端電纜長度裕量不足的中間頭應(yīng)采用熱縮頭工藝。

(2) 對于兩端電纜長度裕量較為充足的情況，采用電纜分支箱改造成的連接點，從而抬高連接點的位置，減少中間頭浸水故障的發(fā)生(見圖2)。

(3) 電纜中間頭必須安置于直線井內(nèi)，并盡量遠(yuǎn)離拐彎井，避免電纜彎曲引起電場畸變。

(4) 電纜中間接頭必須嚴(yán)格按照安裝說明書安裝，并加強施工人員培訓(xùn)和監(jiān)理驗收的力度。

(5) 加強對電纜溝排水的管理，定期巡視，尤其在大雨后應(yīng)加強巡視，減少電纜浸水情況的發(fā)生。

(6) 加強對電纜線路設(shè)備的巡查維護(hù)，及時發(fā)現(xiàn)隱患，并對環(huán)網(wǎng)柜保護(hù)歷史信息及時復(fù)歸。

圖2 改造后的連接點

5 結(jié)束語

配網(wǎng)電纜中間頭事故因其工作環(huán)境和設(shè)備性質(zhì)的特殊性，給未實施配網(wǎng)自動化地區(qū)的管理人員帶來查找和處理上的不便。以上提出了事故處理意見和改進(jìn)建議，對尚不具備配網(wǎng)自動化條件的地區(qū)配網(wǎng)具有一定參考價值。

1 熊 俊，陸國俊，陳志娟，等．一起10 kV電纜中間頭擊穿故障的原因分析[J]．廣東電力，2011，24(5)：89-92.

2016-06-14。

林 亮(1981-)，男，工程師，主要從事電網(wǎng)調(diào)控工作，email：150285279@qq.com。