刘俊杰,刘育武,黄渤瑜
(国网北京市电力公司检修分公司,北京 100068)
某变电站监控机发出10 kV开关过流I,II段保护动作跳闸信号。该开关带两组消弧线圈并联运行,导致10 kV母线同时失去接地变及消弧线圈。检修人员到站检查,发现故障间隔开关柜至接地变段电力电缆发生故障,接地变侧三相电缆分叉处发生灼烧、断裂,开关柜侧电缆接头因发热而产生流膏现象。接地变的A,B相10 kV套管、零相套管及导电排有电弧放电痕迹。
故障电力电缆为投运37年的ZLQD22-3*120型油纸电缆,总长度约50 m。接地变及消弧线圈为同年投运的充油型设备。
检修人员对接地变及消弧线圈进行诊断性试验,试验结果显示合格;对故障电缆进行诊断性试验,显示其三相绝缘均为零,无法进行加压试验;查看该段电缆3年前的例行试验结果(见表1,2),发现其绝缘、耐压结果均正常,未见劣化态势。
表1 故障电缆3年前主绝缘绝缘电阻试验 单位:MΩ
表2 故障电缆3年前主绝缘直流耐压试验
调取故障录波,对该故障进行分析,发现故障发展经过了3个阶段。
(1) 00:46:44.7438—00:46:44.7474,B,C相电压下降,幅值、相位基本相同;B,C相电流突增,幅值相同、相位相反。该现象表明B,C相间短路。
(2) 00:46:44.7474—00:46:44.7838,B,C相电压继续降低,出现零序电压;B,C相电流继续增大。该现象表明B,C相短路接地。
(3) 00:46:44.7838—00:46:45.2976,A,B,C三相电压基本归零,电流增大,无零序电压、电流。该现象表明A,B,C三相短路。00:46:45.2976,过流I,II段保护动作跳开10 kV断路器,随后主变低压侧电流、电压逐渐恢复正常。
结合故障电缆残骸实物检查与故障录波分析可知,B,C相间绝缘层首先击穿,使得B,C相间失去绝缘,发生相间短路;B,C相绝缘层继续破坏,导致B,C相与屏蔽层间失去绝缘,B,C相通过屏蔽层接地;电缆内部的放电、燃烧使得A相绝缘随之受损,演化成A,B,C三相间失去绝缘,发生三相短路。最终,故障处电缆绝缘层、过渡层、屏蔽层、铠装层、外护套相继受损,表现为电缆过流和爆炸,造成电弧喷射,灼伤接地变瓷瓶及零排。
由于该故障油纸电力电缆已运行37年,绝缘老化严重,受结构形式所限,其三相分叉处的电场畸变最为严重、强度最高,故长期运行后在电缆三相分叉处发生了绝缘击穿。
(1) 建设阶段。应加强电缆接头制作工艺管控,避免电缆局部电场畸变严重或密封不良等问题。
(2) 运行阶段。应加强对油纸型电缆的巡视和监测,尤其注意电缆接头及三相分叉处是否存在发热、局放、流膏等异常现象。
(3) 例行试验。要重视安排电力电缆例行试验,虽然受制于其周期性的特点而无法实时反映电缆的运行状态,但可通过例行试验验证电缆近期的运行状况。当试验数据异常时,应严禁设备投运。
(4) 技改更新。要重视停电、技改工作,对运行年限较久的油纸型电缆进行更换,优先安排试验结果或运行状况较差的设备,以确保在电缆设备严重劣化前及时消除故障隐患。
为防止发生这类油纸电力电缆绝缘故障,从建设阶段就要加强质量监督和管控,进入运行阶段后要进一步加强巡视、监测,做好例行试验、数据记录及数据实时更新等工作,同时合理安排技改计划,从而确保电缆设备无故障运行。