220 k V電纜終端滲漏油缺陷分析及防范措施

魏力強,劉晨晨,徐洪福,王 偉,魏志輝,伊曉宇

(1.國網河北省電力有限公司電力科學研究院,河北 石家莊 050021;2.國網河北省電力有限公司滄州供電分公司,河北 滄州 061000;3.國網河北省電力有限公司邢臺供電分公司,河北 邢臺 054000)

某地區220 k V于南線為架空-電纜混合線路,電纜線路長度268 m,起止點為4號桿至4-1號桿,敷設方式為溝槽通道型式,投運時間為2018年12月21日;電纜型號ZR-YJLW03-127/220-1×1600,電纜終端型號為WYJZWCF4-127/220;電纜護層接地方式為一端保護器接地一端直接接地。

1 缺陷概況

2020年5月26日,班組人員在電纜線路正常巡視過程中發現220 k V于南線4號塔W相電纜終端套管漏油,登塔近距離檢查發現絕緣填充劑從該終端尾管外部密封的熱縮管上端流出并沿其外表面順著電纜外護套表面流淌,電纜終端尾管、電纜本體、鐵塔橫擔及終端下方地面可見明顯油跡。為防止出現電纜終端擊穿掉閘事故,提報緊急停電申請,該線路于當日18:30停運。

2 停電前缺陷檢測

2.1 紅外測溫

缺陷發現后,測試人員對W相套管缺陷處進行紅外精確測溫,發現W相套管上部三分之一處溫度有明顯水平分界線,上部溫度為18.1℃,下側溫度為20.6℃,其余兩相溫度均勻且與W相下部充油部分溫度一致,測試結果見圖1?？紤]到3支套管均為同一廠家同一批次設備,不存在因材質不同引起的誤差,其他2相套管從上至下溫度均衡,且與W相套管下部溫度相近,初步判斷該套管存在缺油現象,缺油量將近三分之一。

圖1 紅外測溫

2.2 超聲波局部放電檢測

紅外測溫后,試驗人員對W相套管連接部位、套管本身以及底部法蘭進行檢測,在排除現場干擾噪聲外,沒有檢測到明顯放電超聲信號,未發現終端放電異常情況。

2.3 特高頻局部放電測試

在全頻段模式下,特高頻檢測時信號干擾較大,無明顯放電信號;在高頻段模式下,發現部分放電特征,檢測結果見圖2。經排查和定位發現為其他引線和接頭處的輕微電暈信號,屬于干擾信號,未發現該套管的有效局部放電信息。

圖2 特高頻局部放電檢測

2.4 高頻局部放電檢測

高頻局部放電測試相位分布圖譜見圖3,脈沖波形見圖4,將信號圖譜分離分類后,發現一類信號具有較為明顯的100 Hz相關性,且脈沖波形呈振蕩衰弱信號,幅值約為150 m V。在此基礎上,對U、V兩相進行局部放電檢測后,未發現極性相反的局部放電信號。結合前期測試記錄,綜合判斷該局部放電信號為電暈干擾信號。

2.5 停電前缺陷檢測結論

綜上分析,于南線4號塔W相電纜終端套管存在明顯水平溫度分界線,根據DL/T 664-2016《紅隊測溫導則》“充油套管熱像特征是以油面處為最高溫度的熱像,油面有一層明顯的分界線”[1]判斷該套管存在嚴重缺油缺陷,為電壓致熱型缺陷,并未引起局部放電現象。套管缺油會引起套管的絕緣性能降低,時間較長后會引起過熱和局部放電。此外,缺油形成的負壓易引起潮氣進入,使絕緣性能降低,甚至引起套管的爆炸。

圖3 相位分布圖譜

圖4 脈沖波形

3 解體檢查及缺陷處置

3.1 解體檢查

電纜終端缺陷位置確定后,通過現場勘查并制定終端滲漏油消缺方案后,組織安裝人員嚴格按照施工工藝對于南線4號塔W相電纜終端進行解體。

結合圖5中該充油式復合套管終端整體安裝剖面圖,絕緣填充劑滲出的可能位置如圖中標記①、②、③所示。其中,①處的位置為應力錐罩與錐罩支撐金具的接觸面,②處的位置為應力錐與電纜和環氧錐罩的接觸面,③處位置為套管法蘭與安裝底座的接觸面。

從圖6中發現應力錐托外表面干燥,無絕緣填充劑流淌的痕跡,表明圖5的②處應力錐與應力錐罩界面密封良好,絕緣填充劑沒有從此位置滲出。套管法蘭與安裝底座連接處沒有發現絕緣填充劑的滲出痕跡,表明圖5的③處位置套管法蘭與安裝底座接觸面密封良好。

圖5 終端整體安裝剖面

圖6 應力錐托表面

進一步解體時,發現應力錐支撐金具3根螺栓存在松動現象,其中一個螺母內孔三扣已經磨平,見圖7,使得接觸面處密封圈沒有壓平導致應力錐罩與錐罩支撐金具的接觸面處存在間隙,絕緣填充劑在液面壓力作用下由內法蘭接觸位置(即①位置)處滲出,然后沿著錐罩支撐金具的內表面流淌至尾管中,電纜本體浸漬情況正好對應該法蘭位置,如圖8所示。

圖7 螺母內孔磨損位置

圖8 尾管內部電纜浸漬情況

3.2 缺陷處置

電纜終端缺陷位置精確定位后,結合制定終端滲漏油消缺方案后組織安裝人員嚴格按照施工工藝分別對應力錐罩、錐罩支撐金具、絕緣油和密封膠圈進行更換。更換工作結束后,試驗人員按照文獻[2]試驗要求,針對W相電纜進行1.7U0(即216 k V)、60 min的主絕緣交流耐壓試驗,并開展同步局部放電試驗,試驗結果合格。試驗結束當日,220 k V于南線恢復送電。

4 缺陷原因分析

解體過程檢查發現應力錐罩與錐罩支撐金具的3根螺栓存在松動現象,緊固力矩未能達到文獻[3]要求,導致接觸面處的密封圈沒有緊實壓平,應力錐罩與錐罩支撐金具的接觸面處存在間隙,絕緣填充劑在液面壓力作用下會從此位置滲出,然后沿著錐罩支撐金具的內表面流淌,直至流進尾管中。由于尾管是密封結構,絕緣填充劑會在尾管處積累,而此尾管采用接地線焊接并采用環氧泥封堵,尾管中絕緣填充劑液面升高將導致尾管底部環氧封堵泥受到的壓力增大,當環氧封堵泥受到的壓力超過其耐受強度后,絕緣填充劑會沖開環氧封堵泥并與密封膠接觸使其發生溶脹導致密封失效,從而使得絕緣填充劑在液面壓力作用下從熱縮管上部端面流出,并順著電纜外護套流淌,發生此次絕緣填充劑滲出缺陷。

5 暴露的問題及防范措施

該220 k V電纜終端滲漏油缺陷反映出產品現場安裝工藝和附件安裝隱蔽環節檢測力度不足等問題,導致終端結構密封不嚴,從而影響了電纜正常運行。建議從以下方面加強管控。

a.技術方面。針對班組員工對電纜運維經驗欠缺和工程監理不到位導致的對隱蔽工程、工藝要求執行要求等內容把關不嚴等問題,重點針對電纜施工工藝、工作流程、帶電檢測、驗收標準等方面開展常態化培訓,并加強監理工作管控力度,確保監理工作切實到位。

b.驗收方面。針對電纜終端安裝人員未嚴格按照標準流程施工導致的施工期間外部施工環境規范性較差、緊固力矩不達標[4]等問題,應當從源頭抓起,提前介入電纜工程設計、施工和驗收等環節,切實將隱患消除在投運前。切實加強生產驗收管理特別是做好隱蔽工程、關鍵環節見證及管控,并做好各種紙質及影像資料留存工作。

c.運維方面。針對在運的同類型、同批次高壓電纜線路的其余充油電纜終端,開展專項巡視并縮短帶電檢測頻次,規范建立各類巡視記錄文檔,積累運行數據并加強數據分析,確保設備缺陷和隱患“早發現、早消除”。