10 kV主变压器变低及母线联络电缆隐患的检查与分析

张 好, 张健能, 麦志彦, 何宇琪, 王志刚

(广东电网有限责任公司佛山供电局, 佛山 528300)

0 引 言

目前,变电站内多数采用电力电缆进行短距离的电力传输,虽然电缆具有占地空间小,敷设方便等优点,但其结构及敷设环境较为复杂,易发生接地故障,特别是主变压器变低、母线联络电缆故障将对供电安全性造成较大危害[1-2]。因此,针对主变压器变低及母线联络电缆隐患开展专项排查工作,分析研究防范处理措施,对变电站的安全稳定运行具有重要的现实意义。

变电站内主变压器变低与母线联络电缆较多选用非铠装电缆,受自然环境、外力、施工等因素的影响,电缆故障次数也有了明显的增加,较为常见的即外表受压出现破损,最终导致接地故障[3-4]。本工作介绍了一起10 kV母线联络电缆故障案例,分析了故障发生的原因,介绍了处理过程,并以此问题为导向,对10 kV主变压器变低及母线联络电缆进行全面检查,介绍了隐患排查情况,分析了产生原因,提出针对性的防范与改进建议。

1 某10 kV母线联络电缆故障案例

1.1 故障概述

2018年6月6日,某变电站3#接地变零序过流动作,跳开了3#主变压器变低开关,造成10 kV 5 M、10 kV 6 M母线失压。试送电后,10 kV 6 M母线正常,10 kV 5 M母线出现C相接地。

1.2 现场检查处理

将10 kV 5 M母线、PT转检修后,维修测试人员依次对一次设备进行外观检查,同时对母线、避雷器、PT一次绕组进行绝缘电阻测试,均未发现异常。

由于10 kV 1 M、10 kV 5 M母线联络电缆运行时在10 kV 5 M母线范围,因此继续对10 kV 1 M、10 kV 5 M母线联络电缆进行绝缘电阻测试。测试结果异常:C相3根电缆中C1电缆的主绝缘为零、外护套绝缘仅为10 kΩ·km-1,不符合主绝缘应大于1 000 MΩ和外护套绝缘应大于0.5 MΩ·km-1的标准要求。

该电缆型号为ZRYTJV-1×630,单根长约90 m,于2007年2月投入运行。

为排查电缆缺陷,先掀起整条电缆沟的盖板,检查电缆故障点。发现靠近变压器电缆沟的转角处,靠电缆沟壁的电缆有一严重破损处,见图1。

图1 受压破损电缆

故障点处电缆外护套、屏蔽层与主绝缘层被电弧烧穿,内部金属铜导体暴露且个别芯线被烧熔。

处理情况:退运C相3根联络电缆,重新敷设新铠装电缆,并调整电缆敷设方式,按品字形布置,以平衡电缆电流分布,并且电缆与竖直角铁支架距离20 mm及以上。

1.3 电缆受损原因分析

原电缆为非铠装屏蔽电缆,防外力破损性能相对较差,容易损伤。其故障点在离电缆转弯的第二个固定支架,角铁边缘与固定拉爆螺栓之间,电缆长期受角铁边缘压迫,在热胀冷缩的作用下,角铁处外护套磨损。雨水进入屏蔽层与绝缘层表面后,在水分、电场的长时间作用下,加速了绝缘的老化;最终电缆主绝缘被击穿,电缆导体对屏蔽层放电接地。在该转弯位置另一侧的第二个固定支架处,同样发现电缆已受角铁边缘受压严重变形的情况,见图2。

图2 角铁边缘处电缆

2 专项检查情况

针对以上电缆故障事件,进行了专项排查工作。主要针对10 kV主变压器变低及母线联络电缆,开展电缆外观检查及电缆的外护套绝缘试验。

2.1 外观检查情况

通过2个月的专项排查,完成了12个220 kV变电站,67个110 kV变电站中性点接地装置电缆(含接地变电缆)、母线过渡电缆、主变压器变低电缆外观检查,特别关注其与支架金属件的距离,发现的主要问题及处理情况如下:

(1) 某变电站10 kV 2 M、10 kV 6 M母线联络电缆转弯处与角铁触碰处受损,对外护套修复后,外护套绝缘合格,见图3。

图3 电缆外护套破损处理

(2) 某变电站3#主变压器变低C相有1根电缆受压迫,在受压迫处加胶垫处理,见图4。

图4 电缆受压处理

检查中还发现部分电缆沟接地生锈严重、中间防火墙损坏、电缆支架断裂,以及多个变电站10 kV出线电缆有外皮破损、受压迫、接近尖锐物等问题。

2.2 外护套绝缘试验情况

通过半年专项排查共完成了22段电缆的外护套绝缘试验,试验中发现以下问题与异常情况:

(1) 某变电站2#主变压器变低电缆外护套绝缘试验中C相C2外护套绝缘电阻不合格。

首先检查电缆外观,由于电抗器室进出口、主变压器变低侧电缆沟填充了防火堵料,以及电缆沟内积水严重,因此未能够通过外观检查判断电缆外护套绝缘低的故障点。其次使用振荡波方法[5]检测,由于电缆过短,也未能够发现故障点;最后采用电桥法[6]检测,发现C2电缆故障点在主变压器变低侧。对C2电缆外护套受损处采取橡胶绝缘材料包裹的方式进行修复,修复后外护套绝缘电阻升至34.6 MΩ,试验结果合格。

(2)某变电站10 kV母线联络电缆因被防火材料、沙填埋,造成测量数据异常,只有几十千欧。对防火材料进行开挖,清洁电缆外表,使电缆终端外绝缘完成外露,并用风筒吹干终端下部,电缆外护套绝缘电阻逐步恢复至1 MΩ及以上,电缆恢复运行。

(3)某变电站接地变电缆外护套绝缘电阻为零,检查发现两个配电室间的穿管段电缆受白蚁侵蚀严重,原因是防火包吸引白蚁,白蚁在内部筑巢后对电缆造成损害。现场清理防火包、更换埋管、重新敷设电缆,进行交接试验后恢复运行。

3 防范及改进建议

3.1 持续开展电缆外护套绝缘试验

通过变电站内电缆外护套绝缘试验,发现了多起电缆缺陷,并及时进行了处理,消除了隐患。因此,在交接试验与预试中,坚持开展电缆外护套绝缘试验,能够有效发现电缆受损隐患,特别对于埋管等被封闭电缆,外护套绝缘试验是发现缺陷的有效手段,在变电站内应持续开展。

当电缆外护套绝缘试验不合格时应立即进行缺陷排查,步骤如下:①检查电缆终端的绝缘是否受潮、是否被填埋;②检查电缆外观是否有受损的情况;③在电缆安装时,要求电缆屏蔽、铠装接地引线必须裸露,不能够被沙、防火泥等材料填埋,且接地点容易装拆,以便于电缆外护套试验。存在电缆被填埋的情况时,应开展电缆受损定位,并开挖检查。

3.2 推广使用单芯铠装电缆

由于铠装在中高压电力电缆的造价中占比较小,因此,高压电力电缆一般采用铠装电缆。但单芯电缆钢带铠装会增加损耗,造成电缆发热严重[7-8];一般认为,变压器外力破坏危害较小,所以变电站内主变压器变低与母线联络电缆普遍选用非铠装的YJLW03型电缆。但变电站内电缆受施工、动物等因素影响受损的情况时有发生,并且随着小电阻接地方式的推广应用,主变压器变低、母联单芯电缆接地,不仅故障电流比较大,而且还会导致母线失压故障,严重影响供电的可靠性;而铠装材料非导磁性能的提升,可大大减少单芯铠装的损耗,故建议在变电站内推广使用单芯铠装电缆。

3.3 电缆与支架金件间的距离

目前,电缆设计规范与验收规范中对电缆支架的间距、电缆间的距离有明确的要求,但对电缆与支架金件之间的距离却没有明确的要求。从专项检查反馈情况看,发现在较多转弯处电缆外护套均与固定角铁边缘接触,个别电缆还受压出现明显凹陷,且一般以转弯第二个支撑处的受压最严重,因此提出以下整改建议:

(1) 为防止电缆支架金件对电缆造成损伤,建议要求电缆与支架金件间留出20 mm及以上的间隙。

(2) 应对非铠装屏蔽电力电缆进行排查,若发现受压电缆,须安排对电缆进行重新排列,留出与金属件的距离。

4 结束语

本工作针对一起10 kV母线联络电缆破损的缺陷情况进行分析,发现长期受角铁边缘压迫是造成其外护套破损的主要原因。由此开展了对多个变电站内主变压器变低与母线联络电缆的外观检查及绝缘试验专项工作,通过对专项检查情况的分析,提出以下建议:

(1) 电缆外护套绝缘试验应在交接、预试时持续开展,以便及时发现电缆缺陷。

(2) 推广使用铠装单芯电缆。

(3) 电缆与支架金件间应留出20 mm及以上的间隙,以防止支架金件对电缆造成损伤。