10kV高压电缆常见故障原因分析及故障电缆确认方法

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10kV高压电缆常见故障原因分析及故障电缆确认方法

摘要:本文阐述了10kV高压电力电缆结构、分布及常见故障的原因,重点讲述了两种电力电缆故障后的确认方法、原理、适用条件及优缺点。

关键词:10kV高压电缆;故障原因;确认方法

0 前言

某大型水电站10kV配电区域规模庞大,且许多厂外设备分布较远和分散,不但涉及的10kV高压电力电缆距离较长,而且在同一电缆桥架上或电缆沟内分布多根相同型号的电缆,导致电缆故障后确认查找困难。本文主要介绍10kV高压电缆故障原因及故障电缆确认方法。

1 10kV电力电缆结构和10kV电缆分布介绍

1.1 10kV电力电缆结构介绍

该水电站使用的10kV电缆为10kV交联聚乙烯铠装电缆,型号有ZA-YJV32-8.7/10kV-3*35、ZA-YJV32-8.7/10kV-3*50、ZA-YJV32-8.7/10kV-3*70、ZA-YJV32-8.7/10kV-3*95等,其主要结构如下图1。

图1 10kV电缆结构 1.2 10kV电缆分布介绍

10kV电缆主要分布在为厂内#1~#2 10kV配电室、厂内和厂外渗漏排水泵房、厂内检修配水泵房、厂内#1~#3柴油发电机室、厂内#1~#3公用配电室、主厂房中间层、尾闸配电室、进水口配电室、拦河闸坝配电室、上游调压井#1~#2配电室、上游调压井交通洞、厂用电外来电源变电站等区域电缆桥架、电缆竖井、电缆沟以及电缆护笼内,电缆数量多,不易分辨电缆走向。

2 高压电力电缆故障原因

2.1 电缆制作工艺与材料不合格

电缆中间和终端头的防水工艺不合格,材料选用不当,不按规程要求制作皆会造成电缆头故障。发生故障的因素很多:(1)制作工艺不合格,电缆终端接头三相分叉处距离小,相和相的空隙形成电容,导致相间放电或对地放电;(2)施工材料不达标,采用不符合电力行业标准的热收缩材料进行电缆施工,电缆长时间运行导致电缆和电缆头之间出现缝隙并产生电流外漏,最终导致电缆绝缘被击穿造成电缆故障。

2.2 机械损伤

通常情况下,部分机械损伤很轻微,在当时并未造成故障,要在数月甚至数年后损伤才会发展成故障。造成电力电缆机械损伤的主要原因有:(1)在安装后的电缆路径上或附近进行土建施工,使电缆直接受外力损伤;(2)震动或冲击性负荷也会造成电缆裂损;(3)安装时不小心碰伤电缆,机械牵引力过大拉伤电缆,过度弯曲折伤电缆;(4)因自然现象造成的损伤。比如中间接头或终端头的内绝缘胶膨胀而胀裂外壳或电缆护套,或装在管口或支架上的电缆外皮擦伤,或因土地沉降引起过大拉力,拉断中间接头或导体。

2.3 过电压

大气与内部过电压作用,使电缆绝缘被击穿,从而形成电缆故障。一般情况下,击穿点皆存在绝缘缺陷。 2.4 绝缘受潮

绝缘受潮后会引起电缆耐压下降而产生故障。电缆受潮的主要原因有:(1)金属护套因被外物腐蚀穿孔或戳伤;(2)因接头盒或终端盒结构不密封或安装不良而导致进水;(3)电缆制造不良,金属护套有小孔或裂缝。

2.5 绝缘老化变质

绝缘老化会引起电缆耐压下降而产生故障。电缆老化的主要原因有:(1)电力电缆超时限使用;(2)电缆过负荷或电缆通风不良,造成局部过热,使绝缘碳化。其中电缆过负荷是电缆过热的重要因素;(3)电缆绝缘介质内部存在渣质或气隙,在电场作用下产生游离和水解使绝缘下降。

3 故障电缆确认方法

3.1 人工排查确认法

使用工具:电筒2把、记号笔2支。

方法:人为的用眼看,手摸的的方法从电缆的一端开始排查到电缆的另一端位置,在排查故障过程中需隔一段距离做一个记号,防止看错后又从开头处重新排查。

优点:电缆布置规范用此种方法中间接头能得到良好的确认。

缺点:电缆布置杂乱,电缆被泥土掩盖,电缆部分走穿线管、穿墙等情况不能确认;耗时长,存在人身安全隐患,若遇电缆走山坡或悬崖,不能良好的进行排查;容易看错、混淆已排查的电缆。

3.2 外加直流电流测量法

试验原理:大电流绕组测试仪为直流电流源,考虑到其加压和复位关断过程,可以看做一个施加了一个较大直流电流的方波,方波的波头和波尾叠加在原电缆的交流分量上,会造成交流波形的较大畸变跃升,因此能被钳形电流表的交流档测出。 使用仪器:带柔性电流钳钳形电流表FLUKE381、大电流绕组测试仪JYR50C

方法:

(1)先确认电缆两侧已停电,然后解开电缆两侧三相电缆接线,再使用万用表确认两端三相电缆相序一致,最后将直流电源夹子一端接地,一端接上开关柜一端悬空的A相电缆导体接头,另一个开关柜A相电缆头接地,如图2所示。

(2)在电缆中间位置处将钳形电流表柔性电流钳套在所测电缆上并钳形电流表档位选择为柔性电流钳交流测量档,如图2所示。

(3)确认两边人员准备就绪后,在开关柜一端悬空的A相电缆导体上利用大电流绕组测试仪加一个50A的直流电流,开始加电流时利用电话通知钳形电流表测量处人员,同时电缆中间接头处人员仔细观察钳形电流表的突跳电流示数变化,如果在加压和复位的前后几秒内,钳形电流表示数出现数倍的波动,即可判断是同一条电缆。

图2 直流电流测量法试验接线示意图

优点:相比人工排查法,在一定程度上提高了排查时间效率,提高了电缆识别的可靠性,保障了检修施工人员和设备的安全。

缺点:只适用于电缆停电后确认,不能确认运行电缆。

4 结语 电力电缆是电力系统的重要组成部分,确保电力电缆的安全稳定运行意义重大。查找电力电缆故障原因并有效确认故障电力电缆即能保障电力系统的安全运行,也能保证避免电缆误确认造成人身触电伤亡事故。

[参 考 文 献]

[1]卢工,朱宁华. 10kV电力电缆故障检测方法及解决办法[J].山东工业技术. 2018(05): 189.

[2]祝雄年.10kV电力电缆故障检测与处理措施 [J]. 电子技术与软件工程.2018(05):245.

[3]刘义平,曹婷,魏文伟.10kV 电力电缆故障检测 [J]. 电气技术.2012(09):85-88.

[作者简介]

孙福(1979-),男,工程师,从事大型水电厂技术管理工作。

刘松杭(1988-),男,工程师,从事大型水电厂检修维护工作。