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1、 110千伏高压电缆异常的分析及处理 摘 要：高压电缆制作、连接、施工等过程中，会受到多种因素的影响而产生故障，直接威胁到高压电缆的正常运行。本文根据某高压电缆工程展开分析，针对引起高压电缆异常情况的原因进行分析，采用局部放电试验进行验证，并提出了电缆故障的处理，并提出了高压电缆常见故障处理措施。关键词：高压电缆；110kV；故障处理高压电力电缆有着较高的安全性，施工起来比较便捷，已经被广泛应用到电力工程施工当中。随着城市规模的不断变大，要求高压电力电缆不要占用太多的空间，交联聚乙烯电缆有着很好的安全性，不会占用太多的面积。但电力电缆在实际运行过程中经常会存在异常现象，很多故障都是由电缆终端或
2、中间连接部位而导致的，电缆连接终端制作工艺水平与能否安全应用有着直接关系，本文对某变电所110kV高压电缆应用前的试验过程中发生异常现象进行分析，并制定了切实有效的解决措施，要求工作人员在高压电缆终端制作工艺提高重视，避免应用过程中产生运行故障。1 110kV高压电缆工程基本情况某变电所位于市区范围内，110kV高压线路进线采用交联聚乙烯绝缘保护材料，应用无缝铝护套进行防护，电缆长度为150米，采用交联户外油浸终端。按照电力工程施工计划，三根电缆施工完成后进入到试验环节。对外防护套、绝缘性能测试都达到合格标准，工频耐压测试应用串联谐振加压处理方法。采用的试验电压为2Ue，则试验电压为128kV
3、。查找电缆资料可以得知，该高压电缆电容值每公里0.162uF，然后按照串联谐振频率值进行计算： ，电流值则为 ，公式当中的f则为谐振频率，I为试验样品电流值， 则是试验样品电容， 是分压器具备的电容值，L是电抗器具备的电感值，U是试验电压值。从试验加压曲线可以得知，A和B相电缆都通过了耐压性能试验，电流值设置在2A。C相电缆试验过程中，把电压提升到额定值，发现试验样品电流值为2.35A，已经超过计算数据1.936A，但还在正常区间。采用额定电压持续加压13分钟，户外电缆终端设备出现了轻微的放电声音，试验运行电流也呈现出变大的趋势。由于放电声音的不断变大，试验运行电流也呈现出变大趋势，如果试验电
4、流上升到保护电流上限数值5A，保护装置会自动把电源完全切除掉，试验则会迫终止。对该高压电缆外观进行仔细地观察，没有发现该电缆存在着较为明显的放电痕迹。对该电缆再次进行加压测试时，试验电压只保持5分钟左右时间，再次出现试验电流超过保护上限值而出现的电源被切断问题，使得高压电缆耐压实验无法继续开展。2 110kV高压电缆异常情况分析2.1电缆绝缘或终端密封材料老化而导致的绝缘性能降低按照以往的电缆测试经验，如果高压电缆运行时间比较长，或者存在绝缘材料局部发电现象，电缆具备的绝缘性能会出现下降问题。油浸电缆终端密封材料出现老化，环境水分进入也会导致电缆绝缘性能降低。由于该电缆为新建设变电所电源进线，
5、还没有正式投入使用。对电缆生产厂家试验报告进行分析，发现每个电缆主绝缘电阻的实际测量值和出厂试验值并没有太大的差别，可以有效地排除掉高压电缆绝缘性能降低使得耐压试验无法继续完成的可能。高压电缆终端密封材料出厂时期只达到了一个月，还没有出现密封材料安装不当或者受损问题。2.2电缆保护层被损坏而导致的绝缘性能下降110kV电缆在施工作业过程中，受到异物刺伤而出现绝缘层受损。比如，铁钉、刀片等对电缆绝缘进行了破坏，会使电缆绝缘出现异常。通过对电缆绝缘性测验可以发现，没有存在绝缘受损的现象，具有较好的外绝缘保性性能，绝缘电阻值可以达到1万兆欧左右，表明电缆外绝缘保护层保存完好，在外保护内部的绝缘不会存
6、在受到损坏的可能性，可以排除高压电缆主绝缘受损的可能。3.3电缆终端制作工艺不合理导致的主绝缘性能降低随着电缆故障的逐渐排除，把电缆故障的可能性转移到电缆接头制作上来，尤其是户外电缆终端制作时存在的问题，对施工作业人员进行沟通发现，在进行户外电缆终端接头制作过程中，存在着天气影响因素。对制作记录中可以发现，高压电缆终端接头制作前一天有阴雨，制作当天气温降低，气温最低达到了3度，而且空气湿度比较大。对电缆终端接头加入的为聚丁烯油，该绝缘物质可以有效地填充到电缆终端每个部位的间隙中，从而更好地保护电缆内部的绝缘。该绝缘油有着较高的粘稠度，会随着外界温度的减小而变大。该绝缘油在环境温度为5度时，呈现
7、出较高的粘稠度，内部会夹杂着气泡。高压电缆终端接产学研制作厂家对填加的聚丁烯油过程中的温度有着较高的要求，如果环境温度低于20度，应该采用加热措施来减小绝缘油粘度，然后方可以把其注入到电缆终端，但电力工程施工作业现场的人员却没有对环境温度影响因素提高重视，缺少了加热处理工艺。从上面的分析中可以看出，可以初步确定高压电缆缺陷是由于在户外电缆终端接头加工过程中，外界环境温度不高、空气湿度大而导致的，没有采取合理的加热处理措施，使得绝缘油中存在着气泡，混入了大量的湿度较大的空气。对高压电缆施加2倍额定电压进行性能试验时，绝缘油中存在着水分和气泡，会在高电压作用下形成游离态的气体分子，使得绝缘油中产生
8、数量较多的带电粒子，会在气泡部位出现局部放电。释放出更多的气体会使得气泡体积不断变大，会产生更为明显的局部放电问题，使得试验电流不断变大，当大于设定保护值之后会自动退出试验。在该种条件下，高压电缆投入应用会存在着较大的安全隐患，较长时间的绝缘油内部放电会使得终端接头部位的绝缘性性能减小，最后会使电缆内部被击穿，使得电缆终端接头出现故障，严重情况下会引起爆炸问题。3局部放电试验对电缆故障的验证采用三相电缆分别进行局部放电试验，对每相电缆放电性能进行分析来验证，也就是在相同的试验电压和试验方法情况下，比较性能正常的A、B相和具备故障的C相高压电缆局部放电数据，对放电初始电压、熄灭电压和放电波形等进
9、行对比分析，可以进一步证明C相电缆中存在着明显的局部放电现象，可以对故障原因进行证实，可以为后续的处理提供数据支持。按着相关的标准，可以在环境温度条件下对每相电缆进行局部放电试验，采取的试验方法是先把试验运行电压逐步提高到1.75Ue，然后在该电压条件下保持10秒钟，再缓慢减小到1.5Ue。在该电压值下，如果放电量不超过5pC则达到合格标准。三相高压电缆在相同的性能试验条件下，获取到的试验结果有着较大的不同，从试验数据统计表1中可以看出，C相高压电缆有着较大幅度的局部放电，但该电缆在出厂性能试验中的局部放电量都达到了合格标准，也就是不超过2pC。A、B两相高压电缆在施工现场完成终端接头的制作和
10、安装，电缆具备的局部放电量还没有出现较多的改变。但C相高压电缆终端接头产生的局部放电量却超出电缆出厂试验值。可以进一步确定，C相高压电缆终端接头内部有着较为严重的局部放电问题。电缆相序96千伏条件下局部放电值初始电压熄灭电压A相2.1pC53kV54 kVB相2.4pC55 kV58 kVC相8.3pC38 kV49 kV表1 高压电缆局部试验数据统计表从故障相电缆进行的局部放电响应波形中也可以看出，放电脉冲间正负波峰位置前存在着波形叠加问题，两侧脉冲幅值及频率比较接近。通过上述特征的描术，再结合C相故障电缆局部放电试验中存在的放电熄灭电压超过初始电压现象，可以进一步验证该高压电缆终端有着较多
11、的气体间隙。该间隙的存在会使得出现局部放电问题，从而使试验电流不断变大，使得试验装置中具备的保护功能被启动，使得试验无法正常开展。4电缆故障的处理在环境湿度低于75%、天气晴好的条件下，把存在故障的外部电缆终端接头上部的密封装置打开，采用电热毯和保温材料在外部进行均匀加热，使供热温度保持在30度，持续加热8小时，把电缆内部的绝缘油进行加热处理，使得具备的粘度降低。再把电缆终端接头装置下部的放油口打开，把电缆内部的绝缘油全部放出来。通过对绝缘油进行检查，发现该绝缘油存在着点状的炭化物质，可以更好地证明电缆终端中存在着局部放电现象。再重新把聚丁烯油进行加热，充分静置存放48小时。在静置时应该保证持
12、续加温，并采用保温材料进行覆盖，可以避免绝缘油产生气泡。对故障电缆进行处理之后，对电缆耐压性能进行验证，把电压提升到128kV，持续试验达到60分钟，该相高压电缆可以达到合格标准。5 110kV高压电缆常见故障处理措施5.1做好高压电缆监督管理工作需要加强对高压电缆的监督管理工作，严格控制好电缆制作质量，从而为用户提供高质量电能，延长高压电缆的使用寿命。进行电力工程施工过时，需要严格按照设计要求进行施工，提高对环境温度、湿度等因素对电缆终端接头的重视，采取有效的加热处理措施，需要由专业人员进行现场监督，严格按着施工作业流程进行作业。建立起合理的奖罚制度，对施工质量达到优良标准的给予物质奖励，更
13、好地调动起作业人员的积极性，更好地保证高压电缆施工质量。做好高压电缆安装质量控制，严格根据电缆施工流程进行电缆终端接头的制作，并控制好电缆敷设和安装质量，根据安装调试规范文件组织试验，保证高压电缆接头达到密封处理标准。针对由于施工原因被断开的电缆终端接头，需要采取良好的密封保护措施，避免电缆受潮或把断口部位进水。还应该防止高压电缆施工中受到扭曲而对绝缘层进行破坏。如果高压电缆在敷设安装时遇到转角，需要保证弯角不小于规定的角度，避免电缆受折而出现机械损伤。施工作业人员应该仔细地对护套、屏蔽层进行剥削处理，电缆压接完成之后，需要根据规范要求对毛刺等进行处理，清除掉连接部位杂质和污垢，保证高压电缆的
14、运行质量。5.2加强高压电缆设计深度做好高压电缆设计可以更好地保可证电缆施工质量，更好地保证供电质量，保证电力系统的正常运行。所以，需要提高设计质量和深度，提升高压电缆利用率。针对高压电缆管道，需要设计人员提前对电缆施工环境进行勘察，根据地质情况设计出合理的保护措施，并对电缆设计方案进行优化，保证电缆使用过程中的安全。对已经完成施工的高压电缆，设计人员还应该结合具体的使用情况，对设计方案进行评价，从而合后续的设计提供依据。针对易于积水区域，还应该采取合理的排水方案，如果高压电缆需要运行温度较大的环境，还应该对高压电缆外部进行防水保护，避免对电缆的绝缘性能造成影响。如果高压电缆经常运行在干燥环境
15、，还应该对电缆采取防火保护措施，提高电缆的耐温性能，避免出现安全事故。高压电缆的设计人员还应该作好与作业人员的沟通和交流，对提出的合理化建议进行记录，针对设计方案中难以进行施工的内容，需要做好的方案的优化和改进，采取合理的施工技术来提高电缆施工作业效率，保证电力工程施工质量。5.3做好高压电缆日常监测高压电缆施工完成之后，需要定期做好电缆的运行维护，制定出高压电缆检查和维护计划，作好高压电缆的运行监测，避免电缆出现运行故障。加强对高压电缆终端接头部位的监测，如果该部位存在质量问题则会存在较大的安全隐患，会严重较为严重的供电事故。可以根据高压电缆容易出现故障位置安装监控装置，更好地了解高压电缆运
16、行情况，根据存在的问题采取有效的处理措施。比如，高压电缆监测工作人员，可以对电缆接头连接部位安装温度传感装置，如果终端接头部位运行温度异常，监测装置则会向指挥中心发出报警，工作人员可以根据报警位置，快速地组织人员进行抢修。还可以灵活应用局部放电监测技术，做好绝缘监测工作，保证高压电缆的运行质量。6结束语综上所述，110kV高压电缆容易出现故障的部位就是电缆终端，需要控制好电缆终端制作过程中的环境温湿度，必要时采取加热处理措施，终端接头的处理应该严格根据规范要求。还需要对高压电缆施工进行质量控制，采取有效的质量监督措施，做好电缆的运行监测可以，可以更好地保证高压电缆正常运行。参考文献：1李展. 电缆综合在线监测系统研究D.天津大学,2015.2董环宇.
