張 好, 張健能, 麥志彥, 何宇琪, 王志剛

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0 引 言

目前,變電站內(nèi)多數(shù)采用電力電纜進(jìn)行短距離的電力傳輸,雖然電纜具有占地空間小,敷設(shè)方便等優(yōu)點(diǎn),但其結(jié)構(gòu)及敷設(shè)環(huán)境較為復(fù)雜,易發(fā)生接地故障,特別是主變壓器變低、母線聯(lián)絡(luò)電纜故障將對供電安全性造成較大危害[1-2]。因此,針對主變壓器變低及母線聯(lián)絡(luò)電纜隱患開展專項(xiàng)排查工作,分析研究防范處理措施,對變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

變電站內(nèi)主變壓器變低與母線聯(lián)絡(luò)電纜較多選用非鎧裝電纜,受自然環(huán)境、外力、施工等因素的影響,電纜故障次數(shù)也有了明顯的增加,較為常見的即外表受壓出現(xiàn)破損,最終導(dǎo)致接地故障[3-4]。本工作介紹了一起10 kV母線聯(lián)絡(luò)電纜故障案例,分析了故障發(fā)生的原因,介紹了處理過程,并以此問題為導(dǎo)向,對10 kV主變壓器變低及母線聯(lián)絡(luò)電纜進(jìn)行全面檢查,介紹了隱患排查情況,分析了產(chǎn)生原因,提出針對性的防范與改進(jìn)建議。

1 某10 kV母線聯(lián)絡(luò)電纜故障案例

1.1 故障概述

2018年6月6日,某變電站3#接地變零序過流動(dòng)作,跳開了3#主變壓器變低開關(guān),造成10 kV 5 M、10 kV 6 M母線失壓。試送電后,10 kV 6 M母線正常,10 kV 5 M母線出現(xiàn)C相接地。

1.2 現(xiàn)場檢查處理

將10 kV 5 M母線、PT轉(zhuǎn)檢修后,維修測試人員依次對一次設(shè)備進(jìn)行外觀檢查,同時(shí)對母線、避雷器、PT一次繞組進(jìn)行絕緣電阻測試,均未發(fā)現(xiàn)異常。

由于10 kV 1 M、10 kV 5 M母線聯(lián)絡(luò)電纜運(yùn)行時(shí)在10 kV 5 M母線范圍,因此繼續(xù)對10 kV 1 M、10 kV 5 M母線聯(lián)絡(luò)電纜進(jìn)行絕緣電阻測試。測試結(jié)果異常:C相3根電纜中C1電纜的主絕緣為零、外護(hù)套絕緣僅為10 kΩ·km-1,不符合主絕緣應(yīng)大于1 000 MΩ和外護(hù)套絕緣應(yīng)大于0.5 MΩ·km-1的標(biāo)準(zhǔn)要求。

該電纜型號為ZRYTJV-1×630,單根長約90 m,于2007年2月投入運(yùn)行。

為排查電纜缺陷,先掀起整條電纜溝的蓋板,檢查電纜故障點(diǎn)。發(fā)現(xiàn)靠近變壓器電纜溝的轉(zhuǎn)角處,靠電纜溝壁的電纜有一嚴(yán)重破損處,見圖1。

圖1 受壓破損電纜

故障點(diǎn)處電纜外護(hù)套、屏蔽層與主絕緣層被電弧燒穿,內(nèi)部金屬銅導(dǎo)體暴露且個(gè)別芯線被燒熔。

處理情況:退運(yùn)C相3根聯(lián)絡(luò)電纜,重新敷設(shè)新鎧裝電纜,并調(diào)整電纜敷設(shè)方式,按品字形布置,以平衡電纜電流分布,并且電纜與豎直角鐵支架距離20 mm及以上。

1.3 電纜受損原因分析

原電纜為非鎧裝屏蔽電纜,防外力破損性能相對較差,容易損傷。其故障點(diǎn)在離電纜轉(zhuǎn)彎的第二個(gè)固定支架,角鐵邊緣與固定拉爆螺栓之間,電纜長期受角鐵邊緣壓迫,在熱脹冷縮的作用下,角鐵處外護(hù)套磨損。雨水進(jìn)入屏蔽層與絕緣層表面后,在水分、電場的長時(shí)間作用下,加速了絕緣的老化;最終電纜主絕緣被擊穿,電纜導(dǎo)體對屏蔽層放電接地。在該轉(zhuǎn)彎位置另一側(cè)的第二個(gè)固定支架處,同樣發(fā)現(xiàn)電纜已受角鐵邊緣受壓嚴(yán)重變形的情況,見圖2。

圖2 角鐵邊緣處電纜

2 專項(xiàng)檢查情況

針對以上電纜故障事件,進(jìn)行了專項(xiàng)排查工作。主要針對10 kV主變壓器變低及母線聯(lián)絡(luò)電纜,開展電纜外觀檢查及電纜的外護(hù)套絕緣試驗(yàn)。

2.1 外觀檢查情況

通過2個(gè)月的專項(xiàng)排查,完成了12個(gè)220 kV變電站,67個(gè)110 kV變電站中性點(diǎn)接地裝置電纜(含接地變電纜)、母線過渡電纜、主變壓器變低電纜外觀檢查,特別關(guān)注其與支架金屬件的距離,發(fā)現(xiàn)的主要問題及處理情況如下:

(1) 某變電站10 kV 2 M、10 kV 6 M母線聯(lián)絡(luò)電纜轉(zhuǎn)彎處與角鐵觸碰處受損,對外護(hù)套修復(fù)后,外護(hù)套絕緣合格,見圖3。

圖3 電纜外護(hù)套破損處理

(2) 某變電站3#主變壓器變低C相有1根電纜受壓迫,在受壓迫處加膠墊處理,見圖4。

圖4 電纜受壓處理

檢查中還發(fā)現(xiàn)部分電纜溝接地生銹嚴(yán)重、中間防火墻損壞、電纜支架斷裂,以及多個(gè)變電站10 kV出線電纜有外皮破損、受壓迫、接近尖銳物等問題。

2.2 外護(hù)套絕緣試驗(yàn)情況

通過半年專項(xiàng)排查共完成了22段電纜的外護(hù)套絕緣試驗(yàn),試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)以下問題與異常情況:

(1) 某變電站2#主變壓器變低電纜外護(hù)套絕緣試驗(yàn)中C相C2外護(hù)套絕緣電阻不合格。

首先檢查電纜外觀,由于電抗器室進(jìn)出口、主變壓器變低側(cè)電纜溝填充了防火堵料,以及電纜溝內(nèi)積水嚴(yán)重,因此未能夠通過外觀檢查判斷電纜外護(hù)套絕緣低的故障點(diǎn)。其次使用振蕩波方法[5]檢測,由于電纜過短,也未能夠發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn);最后采用電橋法[6]檢測,發(fā)現(xiàn)C2電纜故障點(diǎn)在主變壓器變低側(cè)。對C2電纜外護(hù)套受損處采取橡膠絕緣材料包裹的方式進(jìn)行修復(fù),修復(fù)后外護(hù)套絕緣電阻升至34.6 MΩ,試驗(yàn)結(jié)果合格。

(2)某變電站10 kV母線聯(lián)絡(luò)電纜因被防火材料、沙填埋,造成測量數(shù)據(jù)異常,只有幾十千歐。對防火材料進(jìn)行開挖,清潔電纜外表,使電纜終端外絕緣完成外露,并用風(fēng)筒吹干終端下部,電纜外護(hù)套絕緣電阻逐步恢復(fù)至1 MΩ及以上,電纜恢復(fù)運(yùn)行。

(3)某變電站接地變電纜外護(hù)套絕緣電阻為零,檢查發(fā)現(xiàn)兩個(gè)配電室間的穿管段電纜受白蟻侵蝕嚴(yán)重,原因是防火包吸引白蟻,白蟻在內(nèi)部筑巢后對電纜造成損害。現(xiàn)場清理防火包、更換埋管、重新敷設(shè)電纜,進(jìn)行交接試驗(yàn)后恢復(fù)運(yùn)行。

3 防范及改進(jìn)建議

3.1 持續(xù)開展電纜外護(hù)套絕緣試驗(yàn)

通過變電站內(nèi)電纜外護(hù)套絕緣試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了多起電纜缺陷,并及時(shí)進(jìn)行了處理,消除了隱患。因此,在交接試驗(yàn)與預(yù)試中,堅(jiān)持開展電纜外護(hù)套絕緣試驗(yàn),能夠有效發(fā)現(xiàn)電纜受損隱患,特別對于埋管等被封閉電纜,外護(hù)套絕緣試驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)缺陷的有效手段,在變電站內(nèi)應(yīng)持續(xù)開展。

當(dāng)電纜外護(hù)套絕緣試驗(yàn)不合格時(shí)應(yīng)立即進(jìn)行缺陷排查,步驟如下:①檢查電纜終端的絕緣是否受潮、是否被填埋;②檢查電纜外觀是否有受損的情況;③在電纜安裝時(shí),要求電纜屏蔽、鎧裝接地引線必須裸露,不能夠被沙、防火泥等材料填埋,且接地點(diǎn)容易裝拆,以便于電纜外護(hù)套試驗(yàn)。存在電纜被填埋的情況時(shí),應(yīng)開展電纜受損定位,并開挖檢查。

3.2 推廣使用單芯鎧裝電纜

由于鎧裝在中高壓電力電纜的造價(jià)中占比較小,因此,高壓電力電纜一般采用鎧裝電纜。但單芯電纜鋼帶鎧裝會(huì)增加損耗,造成電纜發(fā)熱嚴(yán)重[7-8];一般認(rèn)為,變壓器外力破壞危害較小,所以變電站內(nèi)主變壓器變低與母線聯(lián)絡(luò)電纜普遍選用非鎧裝的YJLW03型電纜。但變電站內(nèi)電纜受施工、動(dòng)物等因素影響受損的情況時(shí)有發(fā)生,并且隨著小電阻接地方式的推廣應(yīng)用,主變壓器變低、母聯(lián)單芯電纜接地,不僅故障電流比較大,而且還會(huì)導(dǎo)致母線失壓故障,嚴(yán)重影響供電的可靠性;而鎧裝材料非導(dǎo)磁性能的提升,可大大減少單芯鎧裝的損耗,故建議在變電站內(nèi)推廣使用單芯鎧裝電纜。

3.3 電纜與支架金件間的距離

目前,電纜設(shè)計(jì)規(guī)范與驗(yàn)收規(guī)范中對電纜支架的間距、電纜間的距離有明確的要求,但對電纜與支架金件之間的距離卻沒有明確的要求。從專項(xiàng)檢查反饋情況看,發(fā)現(xiàn)在較多轉(zhuǎn)彎處電纜外護(hù)套均與固定角鐵邊緣接觸,個(gè)別電纜還受壓出現(xiàn)明顯凹陷,且一般以轉(zhuǎn)彎第二個(gè)支撐處的受壓最嚴(yán)重,因此提出以下整改建議:

(1) 為防止電纜支架金件對電纜造成損傷,建議要求電纜與支架金件間留出20 mm及以上的間隙。

(2) 應(yīng)對非鎧裝屏蔽電力電纜進(jìn)行排查,若發(fā)現(xiàn)受壓電纜,須安排對電纜進(jìn)行重新排列,留出與金屬件的距離。

4 結(jié)束語

本工作針對一起10 kV母線聯(lián)絡(luò)電纜破損的缺陷情況進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)長期受角鐵邊緣壓迫是造成其外護(hù)套破損的主要原因。由此開展了對多個(gè)變電站內(nèi)主變壓器變低與母線聯(lián)絡(luò)電纜的外觀檢查及絕緣試驗(yàn)專項(xiàng)工作,通過對專項(xiàng)檢查情況的分析,提出以下建議:

(1) 電纜外護(hù)套絕緣試驗(yàn)應(yīng)在交接、預(yù)試時(shí)持續(xù)開展,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)電纜缺陷。

(2) 推廣使用鎧裝單芯電纜。

(3) 電纜與支架金件間應(yīng)留出20 mm及以上的間隙,以防止支架金件對電纜造成損傷。