冷縮電纜終端故障原因分析
1. 故障情況:
風(fēng)電場自2月份以來,連續(xù)發(fā)生幾起箱變高壓電纜室電纜終端頭B相半導(dǎo)體層斷開處絕緣擊穿事故,幾起故障電纜型號均為YJV23-35KV-3×50,終端頭均采用冷縮制作。根據(jù)電纜型號及敷設(shè)方式,電纜運行的載流量未超過設(shè)計值,電纜運行時并無過載現(xiàn)象,并且電纜頭故障發(fā)生前35KV系統(tǒng)并無接地現(xiàn)象。
由上電纜頭擊穿圖可知,故障點均在電場畸變最嚴重的銅屏蔽層斷口和半導(dǎo)體層斷口處,主絕緣材料熱熔后流失,銅屏蔽剝切口至半導(dǎo)體層剝切口線芯已部分裸露。電纜絕緣層表面有明顯放電碳化通道,由此可見,以上電纜終端頭擊穿可能由以下原因引起:
1)銅屏蔽層斷口處有尖角毛刺,導(dǎo)致放電。
2)半導(dǎo)體剝切時將主絕緣劃傷,造成此處絕緣最薄弱,擊穿電壓過低。
2.原因分析:
對終端頭來說,電場畸變最嚴重處為金屬屏蔽斷開處,造成電場畸變的主要原因是:在電纜屏蔽的切斷處,會產(chǎn)生電應(yīng)力集中現(xiàn)象,電場強度最大,是整個接頭的薄弱環(huán)節(jié),同時,由于變電站現(xiàn)場運行環(huán)境較差,半導(dǎo)體層與主絕緣表面結(jié)合處不可避免會侵入灰塵、氣體等雜質(zhì),眾所周知,雜質(zhì),氣隙,尖角毛刺是造成固體絕緣介質(zhì)沿面放電的主要原因,所以在電纜制作工藝方面可能導(dǎo)致冷縮電纜終端頭絕緣擊穿的原因有以下幾點:
1)剝切內(nèi)護套時,劃傷銅屏蔽層,造成斷口處電場強度增強,容易放電。
2)剝切銅屏蔽時,用力不當,劃傷半導(dǎo)體層,容易存在氣隙。
3)剝切電纜半導(dǎo)體層時,用力不當,使主絕緣層表面有傷痕,容易存在氣隙。
4)銅屏蔽斷開處和半導(dǎo)體層斷開處有尖角毛刺未處理平整。
5)電纜半導(dǎo)體屏蔽層剝切后,沒有清除干凈,其半導(dǎo)體殘留在主絕緣層上,或清擦?xí)r沒有遵循工藝要求,來回擦洗,或主絕緣及銅屏蔽斷口處未用硅脂填充,留下隱患,產(chǎn)生閃絡(luò)放電。
6)安裝附件時應(yīng)力管與絕緣屏蔽搭接少于20mm,交聯(lián)電纜因內(nèi)應(yīng)力處理不良時在運行中會發(fā)生較大收縮,容易產(chǎn)生氣隙。
上述操作均會在各部位產(chǎn)生氣隙、雜質(zhì)或是尖角毛刺 。對于交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜來說,它耐局部放電性能差,受雜質(zhì)和氣隙及水份的影響很大,在這些缺陷處易產(chǎn)生局部電場集中,發(fā)生局部放電。熱膨脹系數(shù)大,熱機械力效應(yīng)嚴重。另外,由于運行中的彎曲變形、冷熱作用,金屬屏蔽層與絕緣層之間就更易產(chǎn)生氣隙,氣隙的局部放電,雖然不會立即導(dǎo)致整個介質(zhì)的擊穿,但是絕緣內(nèi)部空隙處逐步形成電樹枝,并向縱深發(fā)展,絕緣加速老化直至發(fā)生絕緣電擊穿或熱擊穿;同時金屬屏蔽斷口處如果有尖角毛刺,此處就會存在集中的高場強,引發(fā)絕緣介質(zhì)的樹枝狀裂紋,出現(xiàn)樹枝狀放電。電樹枝在發(fā)展中必然伴隨著局部放電,而局部放電又促進樹枝的生成與成長。
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