电力信息化论文发表电缆终端故障分析及反思

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发布时间：2014-07-25 15:19:00  更新时间：2014-07-25 14:11:57

　　神华神东电力有限责任公司新疆米东热电厂，变电站分220kV、110kV两级电压接入系统，220kV与110kV母线均采用双母线接线方式，双母线通过母联开关连接，220kV与110kV由两台联络变联络运行，两台联络变，均于2010年08月16日投入运行。2010年12月23日3点27分，1号联络变中压侧C相GIS端电缆终端击穿，环氧套管爆炸并散开成碎片，联变差动保护跳闸。电缆采用青岛汉缆厂YJLW03 64/110 kV 1*800电缆，电缆终端通过接地保护箱接地，电缆附件为某某超高压电缆附件有限公司生产。故障前，当时110kV侧负荷为71A，故障发生时，厂房内温度约为-10℃。

　　摘　要：联络变中压侧C相电缆终端击穿，环氧套管爆炸并散开成碎片，联变差动保护跳闸，110kV电缆接头由于环氧套内表面与应力锥之间的界面压力不够导致放电，引起由电缆导体到接地法兰之间发生击穿，从而引起电缆终端击穿。

　　关键词：电力信息化论文发表,电缆终端,爆炸,分析,反思

　　一、事故经过

　　2011年1月2日10点03分，2号联变高压侧B相GIS端电缆终端击穿，环氧套管外露部分爆炸并散开成碎片，GIS套筒内环氧套管完好，联变差动保护跳闸。电缆采用青岛汉缆厂YJLW03 127/220 kV 1*630电缆，电缆终端通过接地保护箱接地，电缆附件同样为某某超高压电缆附件有限公司生产，故障时220 kV侧负荷为105A，故障发生时，厂房内温度约为-18℃。

　　故障发生后， 110kV与220kV系统解列，由于110kV负荷侧变电站不能及时将电源反送至我厂110kV母线，造成我厂110kV母线失压，110kV高备变失压，使处于检修中的1号机6kV母线失电。 1号机6kV母线失电后，由于仪用空压机MCC所供的控制电源均由1号机6kV母线供电，而2号机组提供的控制电源由于施工人员未能及时将2号机组至空压机房MCC电源接入，造成5台仪用空压机跳闸。2号机组部分热工气动门失去压缩空气，热工主保护动作，2号机组跳闸，最终全厂失压。

　　二、解剖测量(国网电力科学研究院)

　　事故发生后，我厂联系西北电力设计院米东项目部，国网电力科学研究院、某某电缆附件有限公司技术人员在电缆终端故障现场对故障电缆终端进行了解剖和测量，发现以下事实

　　110 kV 电缆GIS终端：

　　(1)环氧套整体大部分在故障中严重破损，铜壳之间的环氧绝缘法兰炸断为两部分，见图1。

　　图1 故障后GIS终端连接杆外观

　　图2 故障后环氧件与应力锥被整体破坏

　　(2)发现接地法兰盘上局部有烧伤痕迹，证明局部有大电流/接地电流通过。

　　图3 接地法兰盘侧面的局部烧痕

　　图4 接地法兰盘上的烧伤痕迹

　　(3)检查故障电缆表面，未发现击穿点，如图3所示。

　　图5 电缆表面无击穿点

　　(4)检查应力锥表面，发现应力锥底部半导电区域表面有严重的烧蚀痕迹，应力锥橡胶绝缘体表面有烧蚀痕迹。

　　图6 应力锥外表面有烧蚀痕迹

　　(5)仔细检查应力锥，发现一击穿点位于应力锥橡胶辅助绝缘底部，半导电喇叭口上部的硅橡胶辅助绝缘处，并发现橡胶绝缘体覆盖下的半导电体表面有一导电通道。终端底部接地法兰被严重烧蚀，证明有大接地电流通过。

　　图7 应力锥辅助绝缘被击穿

　　图8终端底部接地法兰被严重烧蚀

　　(6)观察环氧套管碎片，套管内壁有电弧碳化痕迹，套管外壁干净整洁。

　　图9 环氧套管内壁有碳化痕迹

　　图10环氧套管碎片外表面无爬电痕迹

　　三、原因

　　(1)根据击穿时的天气情况、线路运行期间的最大负荷和击穿时的负荷情况、系统的接地系统情况等判断，线路无过电压和过负荷情况发生。

　　(2)GIS仓内气压无异常，连接部分无异常，可以排除GIS设备原因。

　　(3)根据安装施工记录文件，可以判断终端安装尺寸符合施工图纸要求。

　　(4)根据图可以看出，110kV电缆终端的应力锥外表面有较多放电痕迹，在辅助绝缘最薄处有严重烧蚀，并在应力锥上有电弧烧蚀痕迹;环氧套管内表面放电痕迹严重，外表面除炸裂处有放电痕迹外，检查碎片未发现外表面有爬电痕迹;电缆无异常，无击穿点，可以判断故障原因在于环氧套管和应力锥两者之间形成的界面上，由于界面压力不够，导致电缆应力锥与环氧套管之间发生爬电、击穿。

　　(5)从图可以看出，110kV电缆接头由于环氧套内表面与应力锥之间的界面压力不够导致放电，引起由电缆导体到接地法兰之间发生击穿，从而引起本次事故。导致界面压力变化的原因可能在于热胀冷缩，也可能在于本身制造工艺。

　　四、暴露出的管理问题

　　(1)联络变单体电缆终端故障，1号联络变停运，未引起专业人员足够重视，未制定应急预案，没有了解电网运行方式，造成2号联络变由于同样原因故障后，造成连锁反应，110kV母线失压，检修中的1号机组6kV母线失电。

　　(2)电厂施工转投运，是发生事故较多阶段，由于部分公用系统不完善，例如空压机系统控制电源均有1号机供电，2号机供电的控制电源还未接入。且空压机控制电源消失，空压机必然跳闸，是造成2号机组跳闸的直接原因。

　　(3)后备柴油发电机正常启动，保证正在盘车的1号机及跳闸的2号机盘车正常。电厂投运初期，必须保证高备变、柴油发电机、直流系统正常工作，这些系统正常运行时体现不出较大作用，但在发生极端故障情况下，它们是保证主设备安全的最后一根救命稻草。

　　五、结语

　　这是一起由于设备在特殊环境中发生的质量问题及其引起的连锁反应，最终造成全厂失电，教训是极其深刻的，中间即有设备问题，也有管理问题，通过对事故原因的剖析，对相关设备在运行，管理、采购方面的注意事项有一定的借鉴意义。