一起10 kV接地變油紙電纜故障分析

劉俊杰，劉育武，黃渤瑜

(國網北京市電力公司檢修分公司，北京 100068)

1 案例概述

某變電站監控機發出10 kV開關過流I，II段保護動作跳閘信號。該開關帶兩組消弧線圈并聯運行，導致10 kV母線同時失去接地變及消弧線圈。檢修人員到站檢查，發現故障間隔開關柜至接地變段電力電纜發生故障，接地變側三相電纜分叉處發生灼燒、斷裂，開關柜側電纜接頭因發熱而產生流膏現象。接地變的A，B相10 kV套管、零相套管及導電排有電弧放電痕跡。

故障電力電纜為投運37年的ZLQD22-3*120型油紙電纜，總長度約50 m。接地變及消弧線圈為同年投運的充油型設備。

2 檢查診斷

檢修人員對接地變及消弧線圈進行診斷性試驗，試驗結果顯示合格；對故障電纜進行診斷性試驗，顯示其三相絕緣均為零，無法進行加壓試驗；查看該段電纜3年前的例行試驗結果(見表1，2)，發現其絕緣、耐壓結果均正常，未見劣化態勢。

表1 故障電纜3年前主絕緣絕緣電阻試驗 單位：MΩ

表2 故障電纜3年前主絕緣直流耐壓試驗

3 故障原因分析

調取故障錄波，對該故障進行分析，發現故障發展經過了3個階段。

(1) 00：46：44.7438—00：46：44.7474，B，C相電壓下降，幅值、相位基本相同；B，C相電流突增，幅值相同、相位相反。該現象表明B，C相間短路。

(2) 00：46：44.7474—00：46：44.7838，B，C相電壓繼續降低，出現零序電壓；B，C相電流繼續增大。該現象表明B，C相短路接地。

(3) 00：46：44.7838—00：46：45.2976，A，B，C三相電壓基本歸零，電流增大，無零序電壓、電流。該現象表明A，B，C三相短路。00：46：45.2976，過流I，II段保護動作跳開10 kV斷路器，隨后主變低壓側電流、電壓逐漸恢復正常。

結合故障電纜殘骸實物檢查與故障錄波分析可知，B，C相間絕緣層首先擊穿，使得B，C相間失去絕緣，發生相間短路；B，C相絕緣層繼續破壞，導致B，C相與屏蔽層間失去絕緣，B，C相通過屏蔽層接地；電纜內部的放電、燃燒使得A相絕緣隨之受損，演化成A，B，C三相間失去絕緣，發生三相短路。最終，故障處電纜絕緣層、過渡層、屏蔽層、鎧裝層、外護套相繼受損，表現為電纜過流和爆炸，造成電弧噴射，灼傷接地變瓷瓶及零排。

由于該故障油紙電力電纜已運行37年，絕緣老化嚴重，受結構形式所限，其三相分叉處的電場畸變最為嚴重、強度最高，故長期運行后在電纜三相分叉處發生了絕緣擊穿。

4 運維檢修建議

(1) 建設階段。應加強電纜接頭制作工藝管控，避免電纜局部電場畸變嚴重或密封不良等問題。

(2) 運行階段。應加強對油紙型電纜的巡視和監測，尤其注意電纜接頭及三相分叉處是否存在發熱、局放、流膏等異常現象。

(3) 例行試驗。要重視安排電力電纜例行試驗，雖然受制于其周期性的特點而無法實時反映電纜的運行狀態，但可通過例行試驗驗證電纜近期的運行狀況。當試驗數據異常時，應嚴禁設備投運。

(4) 技改更新。要重視停電、技改工作，對運行年限較久的油紙型電纜進行更換，優先安排試驗結果或運行狀況較差的設備，以確保在電纜設備嚴重劣化前及時消除故障隱患。

5 結束語

為防止發生這類油紙電力電纜絕緣故障，從建設階段就要加強質量監督和管控，進入運行階段后要進一步加強巡視、監測，做好例行試驗、數據記錄及數據實時更新等工作，同時合理安排技改計劃，從而確保電纜設備無故障運行。