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    微信免费领10万欢乐豆:【技术论坛】一起10kv出线电缆的故障分析及防止措施

    欢乐斗地主 www.233k3.com 双欣电力2019-04-12 08:39:21

    一、10kV出线电缆故障及其判断寻查处理经过

    2012年1月21日21时,涿鹿110kV变电站10kV母线接地?;ざ?,瞬间10kv583#出线?;さ缌魉俣弦捕?,室内10kV出线油开关跳闸。重合闸装置动作后,开关重合未成再次跳闸。为保证城镇客户用电,退出重合闸后,21:03时,又手动试送583#出线开关末成,再次跳闸。此时值班员听到室外有放电声音,立即跑到室外进行检查,发现配电室墙上面583#出线穿墙套管处,A相、B相,架空出线的弓子线被烧伤散股,C相弓子线已被烧断开路。三只穿墙套管接线柱处被烧伤,套管瓷绝缘表面也有放电痕迹。值班员到配电室检查发现583#出线开关,油色变黑。

    583#线路故障停电后,供电所人员对线路进行了夜巡,未发现故障点。因此初步判断短路故障是由站内583#出线穿墙套管C相弓子线断线引起弧光短路造成。当夜,修试人员检修了583#开关,更换了开关内的油。清洗了穿墙套管,打磨套管的铜接线柱,又重新连接好C相弓子线后,再次试送583#开关。

    结果试送时开关再次跳闸,此时认为故障点还是在套管处。因此又去穿墙套管处检查,并未发现异常,说明故障不在此处。经分析认为C相弓子线被烧断的原因,是583#开关试送电时,合在其它故障点上,是短路电流和电动力作用将C相弓子线烧断开路后,产生弧光发出放电声音。为此又寻查从站内10kV出线架构至583#架空线始端杆段的10kV直埋电缆,发现电缆首端的终端头有些损伤,认为故障可能是由此处引起的,因天黑计划在22日重新做电缆终端头处理。

    22日早5时,供电所人员再次对583#架空线路和其它分支电缆线路终端头认真进行寻查,因未发现问题,排除了是架空线路发生故障的可能性。

    修试人员又更换了583#出线开关内的油,制造好电缆终端头,并将出线电缆和583#架空线路从始端杆上断开,再次分段试送电。

    当对站内583#一段架空线和10kV出线直埋电缆线试送电时,开关又跳了闸,这说明故障处就在直埋出线电缆段。但由于没有电缆故障测试仪,不能确定电缆故障点位置。便请求兄弟单位协助,用电缆测试仪测出了电缆故障点位置。即在电缆穿越公路的车道下面,此处路面被车轮压深有0.4米之多。由于路面冻土层决硬,要挖出故障处电缆进行处理非常困难,因此领导决定重新敷设一条新10kV橡塑电缆临时送电方案。

    分公司人员,按照旧电缆走向通过土路面敷设了一条新10kV电缆,修试人员又重新检修更换了583#开关内的油。制造好新电缆两端的终端头,并做了绝缘电阻和交流谐振耐压试验,合格后供电所人员从杆上拆下旧电缆固定好新电缆,将新电缆芯线按相序和583#线路导线重新连接。为防止新电缆在路面上再次被车压坏,采用推土机运土覆盖住新电缆的方法,并在两侧挂上禁止通行的标示牌。这样,到22日下午16:00时,距春晚还有四小时,才恢复582#、583#、584#三条10KV线路供电。其中582#线路主要对五堡乡镇供电,583#、584#线路对涿鹿城镇2/3客户供电,另外,只有1/3客户由586#10KV线路正常供电。

    由于这次583#出线电缆故障,造成对涿鹿镇和五堡乡镇大面积停电。据统计583#10kV线路共停电19小时。因583#出线电缆的终端头距582#、584#出线电缆终端头的距离较近,从杆上拆除旧电缆安装新电缆工作时不安全,因此, 也将这两条10kV线路停电8小时。

    在583#出线电缆故障处理工作中,张家口供电公司领导和分公司领导都亲临现场指挥,并决定对涿鹿110kV站10kV配电设备和10kV出线电缆早日进行更新改造。


    二、10kV出线电缆发生故障的原因

    1.遭受外力破坏而损坏

    涿鹿110kV站10kV出线,原来是从10kV配电室穿墙套管上边的蓬雨板挂线,经室外水泥杆架构到线路始端杆是架空出线。2003年城网改造时,从架构到始端杆段,全改为用YJLV22-8.7/15kV120平方橡塑电缆直埋敷设出线。2009年4月份,涿鹿县交通局在该站围墙东侧南北方向修建了一条土路面公路,恰好通过10kV583#、584#、585#、586#共4条直埋出线电缆。到2012年直埋电缆处路面,已被大车、汽车车轮压下有0.4米深。由于直埋电缆没有穿钢管?;?,多年过车电缆受到重力挤压,使583#出线电缆?;げ慵澳诓啃鞠弑怀笛沽λ鹕?,因当时负荷电流不大,电缆还能勉强运行,到2012年年初,583#线路负荷从3000kW增加到5300kW,已超出受损后电缆芯线的允许电流。受损处电缆芯线长时间发热,使电缆绝缘降低,运行中若再受到高电压作用时,使绝缘击穿,引起电缆芯线发生单相接地,又扩大为相间短路故障。除此处外,过去也曾多次发生过因施工用挖土机挖沟时,损坏直埋电缆的故障。

    2.系统接地电容电流的影响

    在中性点不接地系统中,由水泥电杆和电缆混合的10kV线路,当系统发生单相接地时,接地点流过的电容电流为10安培或以上时,在接地点产生的电弧就不会自行熄灭,还会引起系统过电压,使绝缘较弱的电气设备被击穿,引起单相接地或短路故障。

    涿鹿站有8条10kV出线,有三路对涿鹿城镇和三路对工业用电客户供电。城网改造后10kV电缆线路增加,经计算接地电容电流已达到10安培。但该站10kV母线未设计安装10kV消弧线圈,不能对电容电流进行自动补偿。所以当该站10KV出线电缆发生单相接地故障时,还会引起弧光相间短路,造成开关跳闸。

    3.缺乏对电缆线路运行管理经验

    该站东侧土公路通车几年后,已发现路面在583#直埋电缆处,被车轮压深,因缺少设计施工资料,不知电缆没穿钢管?;?,未引起重视,这样给以后电缆运行留下了故障隐患。过去运行经验认为,10kV系统发生故障,主要是由架空线路造成,电缆线路发生故障主要是电缆终端头造成。所以这次583#出线电缆故障时,仍误认为是583#架空线路故障或是电缆终端头故障造成,没能及时准确判断出故障范围和性质。确定出线电缆故障后,因没有电缆故障测试仪,又不能确定故障点具体位置。这一切都延误了处理故障时间,造成三条10kV线路晚恢复供电。

    三、防止10kV系统故障的措施

    1.对10kV配电装置更新改造

    涿鹿110kV站10kV配电装置更新改造工程,是由张家口供电公司设计。于2012年4月先完成了土建工程:从该站10kV配电室,穿过土公路到路两侧10kV线路始端杆,新建成砖结构水泥预制盖板的电缆沟150m,又在室外10kV出线侧新建了两座10kV接地变和消弧线圈水泥混凝土基础等土建工程。到5月份,县交通局在原土公路面上铺了沥青油,成为镇内的环城路。公路两侧是由该站南北方向出线的七路10kV线路和一路35kV线路均为同杆架设的杆塔。

    2012年9月7日,由北京汇通盛电气安装公司,在涿鹿供电分公司配合下,开始对该站10kV配电装置和10kV出线电缆改造工程进行施工。为减少施工期对用户的停电时间,在室内先后按10kV母线分段进行设备安装,施工段的母线负荷由另一段母线供电。到9月27日共用了20天时间,完成了该站10kV配电装置及出线电缆三项更新改造工程。经交接预防性试验和工程竣工验收,完全合乎规程要求。同时,分公司也利用停电时间对10kV线路进行了检修调整。这样,使该站10kV配电装置及10kV线路正常投入了安全运行。三项更新改造工程主要内容施工情况略述如下:

    (1)屋内10kV配电装置的更新改造

    拆除原屋内运行了20年的GG1A10型开关柜20面,和原10kV出线微机?;て?、控制屏6面。新装KYN—28A小车开关柜24面,其中扩装出线柜4面。新装微机?;ず涂刂破?面,其中新增一面消弧线圈控制屏。10kV小车开关柜面上装有开关状态智能控制仪,上标有开关柜接线图,能显示柜内温度、湿度等。柜面上还装有开关分、合闸控制按钮、各种位置指示灯和测量仪表等。10kV进线、出线、母联、电容器组、接地变小车开关柜内,装有弹簧储能机构的真空开关及其配电设备,能手动、自动分、合闸??毓袂?、后门机械闭锁,10kV母线为全封闭,柜内还装有带电运行和停电状态的语言报警。另外,还拆除了墙上 10kV 出线穿墙套管,封堵了墙上出线孔,粉刷了配电室,安装了自动排风翁等土建工程。

    (2)屋外10kV接地变和消弧圈新装工程

    在屋外预制的基础上,安装了JDKJ-400/100kVA,电压比10.5/0.4 kV,三相户外接地变两台,还安装了XDZ-315/10型,额定容量315kVA、额定电压10.5/√ 3kV、额定电流10—52A,具有14个抽头的户外式消弧线圈两台,其本身都附装有DYJZ-Ⅱ-10/10-52A有载分接开关;又安装户外RWK-10型阻尼电阻箱两台。以上设备每段10kV母线各使用一台。为保证安全,设备四周加固定围栏?;?。在主控室内安装的消弧线圈控制屏上,装有两面XHK-Ⅱ型自动调谐控制器,能自动控制每台消弧线圈,又能显示消弧线圈档位、中性点电压kV、中性点电流A、系统电容电流A、补偿后残流值A、调谐度百分数。

    各台设备接线情况:接地变一次线圈首端,用10kV电缆连接屋内每段10kV母线投切接地变的小车开关柜。接地变一次线圈Y型接线,中性点经10kV单报刀闸接消弧线圈首端。接地变二次线圈首端,用低压电缆连接主控制低压配电盘,供站内低压用电负荷使用。消弧线圈的尾端,连接阻尼电阻箱内RXHGB14.24欧/600瓦过渡电阻首端,电阻尾端接地。阻尼电阻可以防止消弧线圈产生谐振过电压及适应过补、欠补、最小残留三种补偿方式。

    (3)10kV出线电缆更新改造工程

    涿鹿站10kV系统共有8路10kV出线,旧10kV出线电缆因截面较小均需更新。首先拆除从配电室墙上至水泥电杆架构段的每路架空出线,再拆除架构至10kV线路始端杆的直埋旧电缆??悸堑礁谜境峭?0kV线路有6路是环网接线开环运行,按最大负荷计算,每路10kV新出线电缆选用了两条YJLV22-8.7/15kV240平方三芯橡塑电力电缆明敷在预建的电缆沟内,在两条电缆首端终端头把同相芯线和出线小车开关柜内并联连接,两条电缆末端在10kV线路始端杆上,用镀锌钢管?;?,角钢支架固定,电缆终端头同相芯线和杆上安装的10kV单板刀闸在电源端并联连接,刀闸负荷端按相序和10kV线路导线相连。另外,在始端杆上还安装了10kV氧化锌避雷器,作为电缆线路的防雷?;?,为防止鸟害还安装了警鸟器。

    该站还有2路10kV出线,是单回路辐射性供电??悸堑矫柯纷畲蟾汉?,每路10kV出线电缆选用了一条YJLV22-8.7/15kV240 。

    平方的三芯橡塑电缆,其敷设和安装方法和上述方法相同。该站8路10kV出线电缆改造工程,共安装敷设新10kV电缆14条累计2000m。

    2.提高10kV电缆线路设计和安装水平

    变电站10kV出线电缆和穿越公路的多条10kV电缆,为了便于电缆的敷设和抽换,要求建筑砖结构的主电缆沟敷设,沟内安装角钢支架,能敷设多根电缆,并可靠接地。

    穿越公路和城镇街道的单根10kV橡塑电缆,要穿入镀锌钢管内敷设,埋深不小于0.7m。钢管的内径和电缆直径比不得小于1.5倍。需用多根钢管连接敷设时,两根钢管之间的连接应采用直径较大的短钢管套接,不宜采用直接对焊连接,更不允许带间隙单独对接。从沟道引出在杆上敷设的电缆,也要穿入2m或以上长钢管固定敷设。交流单芯电缆不得单独穿入钢管内敷设,钢管还要可靠接地,封堵顶部。

    穿越农田和街道旁的10kV电缆,可以采用直埋电缆敷设,深度不应小于1m。直埋电缆上下部,在沟底铺以不小于100mm厚的软土或沙层并加盖?;?,其覆盖宽度应超过电缆两侧各50mm。?;ぐ蹇刹捎没炷涟寤蜃┛?,电缆沟回填要分层穷实,街道两旁的人行道路面还应加预制盖板。电缆走向应加方向水泥预制标桩,并留有设计施工资料。10kV电缆线路在运行中,电缆终端头和接头处容易发生故障。主要原因是由于终端头制造工艺和安装存在缺陷。因此要求选用质量较高的10kV冷缩终端头和接头,由具有制造经验的专职人员,按照制造厂说明书中要求进行。目前,我分公司改为由销售单位和分公司共同制造,电缆中间接头改为在电缆分支箱内进行。安装橡塑10kV电缆终端头,不得让终端头的三相冷缩管弯曲受力,从芯线端子处再用绝缘防老化线自然弯曲和线路导线或刀闸相连。电缆终端头要装设10kV氧化锌避雷器,其接地装置接地电阻不大于10欧姆。电缆线路的两端在沟道敷设,其长度要求留有余度。橡塑绝缘电缆线路完工,需做绝缘电阻和交流谐振耐压试验。

    3.加强对10kV线路的运行维护管理工作

    (1)按巡视周期对线路进行认真地巡视检查工作,发现线路存在的缺陷,分轻重缓急进行处理消除缺陷。

    (2)每年定期对10kV线路进行一次停电检修工作。

    (3)作好电缆线路预防性绝缘试验工作。

    变电站10kV出线电缆,每年用2500V或5000V兆欧表测量绝缘电阻。橡塑电缆每三年用ST3598变频谐振高压试验装置,用20HZ~300HZ对电缆主绝缘对每相做谐振耐压试验,试验电压值1.6U。(U。橡塑绝缘电力电缆额定相电压(kV),10kV橡塑电缆Uo=8.7kV)试验时间5min。10kV分支电缆线路,每年做绝缘电阻和接地装置的接地电阻的测试。每3—6年做一次交流谐振耐压试验。

    四、改进10kV系统故障的判断、寻查和处理方法。

    1.单相接地故障的判断

    变电站10kV母线单相接地?;ざ骱?,调度室远动装置会发出语言接地报警,计算机显示器能显示母线三相电压变化值,并能打印。此时,值班员应解除音响,利用三相电压值判断出接地程度和接地相。

    当三相电压值一相为零,两相相等为线电压时,表明电网发生了单相金属性接地,电压为零的一相就是接地相。当三相电压值不相等,一相大于相电压,一相偏低但不为零,表明电网某相发生了经过渡性电阻接地,如某相和树枝相碰,电网中性点不接地运行时,按正相序排列,最高相电压下一相就是接地相。电网中性点经消弧线圈接地运行时,消弧线圈采用过补偿时,最高相电压上一相为接地相。当三相电压值有两相相等,一相电压偏高但小于线电压时,表明出线开关或线路分段开关有一相开路;或架空线路导线有一相断线但电源端不接地,或从负荷端接地,造成从断线处负荷侧线路缺相运行,这种故障也会引起接地?;ざ?,叫单相虚幻接地。

    农网变电站一般不安装单相接地自选装置,接地?;げ荒芘卸铣瞿奶跸呗方拥?。调度值班员可以利用远动装置,采用试停出线开关的办法寻找接地线路。一般先停线路长分支多,历次故障多负荷轻用电性质次要的线路,后停线路短分支少,负荷重的线路,专用线路应先通知或转移负荷后再试停。当试停某路开关后,接地显示并没有消除时,表明此线路没有发生单相接地,应立即再合上开关。但当这条出线有电缆线路时,应等一段时间约5-10分钟后再合闸。这是因电缆线路停电后仍保留一定电压值,停电后会通过线路电阻放电,使残压变低。如果立即送电,电源电压和电缆内电压叠加,将击穿电缆绝缘。

    当试停某路出线开关后,接地显示消除,说明这条线路发生了单相接地。调度员应通知线路运行管理单位,并将接地判断结果一起讲明,以便帮助寻找接地故障点。

    2.单相接地故障的寻查方法

    (1)先巡线检查,后分段试停电寻查。城网10kV线路供电半径较短,分支线又少。电网白天发生单相接地故障时,线路停电后,派员对故障线路先进行巡视检查,查出接地点后,及时进行处理,以便恢复线路供电。但因有的缺陷巡线不易发现,所以送电后线路又呈现单相接地现象。此时,在不停出线开关的情况下,先停线路末端大分支线路开关,尤其是有电缆线路的分支线路,若电压显示正常,说明接地点就是此分支线路,否则再停2#分段开关,或中段大分支线开关等,先找出线路故障段,再进行巡线检查,尤其是检查电缆终端头。对故障段的电缆分支线路,可用兆欧表遥测电缆芯线对地绝缘,若芯线接地,先将故障电缆线路分割,及时恢复正常线路供电,然后再进行处理。这种寻找接地故障点的方法,不但准确,而且可以减少对电缆线路的冲击次数,能避免电缆线路发生故障。

    (2)先分段试停电,后巡线寻查

    农网10kV线路,线长面广分支线又多。当电网某条10kV线路发生单相接地故障时,变电站因此先断开了出线开关。线路维护单位得到调度员通知后,派员将该线路末端2#分断开关断开,并要求调度员合上10kV出线开关。若接地现象消失,表明是末段线路发生单相接地,经巡线检查查出接地点后,及时进行了处理,再合上2#分段开关,使该段线路恢复了供电。若接地现象没有消失,说明不是末段线路单相接地。在出线开关不停电的情况下,再断开中段线路大分支开关,最后断开线路1#分段开关,若接地现象消失,要求对路进行巡查检查,查出接地点进行处理后,合上1#、2#线路分段开关、分支线开关,全线路恢复了正常供电。因此用这种寻找接地故障点的方法,能节省巡线查找故障点的时间。尤其在夜间线路发生接地故障时更为适宜。

    3.短路故障的判断及寻查

    (1)实现10kV配网自动化,判断短路故障段

    配网自动化主要功能有:馈线发生相间短路故障时,能故障报警并根据馈线出线开关,分段开关的馈线终端(FTU)记录故障前及故障时的主要信息,经计算机系统分析和故障差动功能,判断出故障区段和非故障区段,使故障区段的分段开关跳闸,实现故障区段隔离和非故障段恢复供电。这样,可以根据判断结果,派员对故障区段进行巡视检查,查出相间短路点,经处理后,对故障区段线路恢复供电。

    (3)利用继电?;ぷ爸门卸隙搪饭收锨?/p>

    在未实现10kV配网自动化的线路,变电站出线开关,装有微机电流速断和定时限0.7秒—1.2秒定时限过电流?;?。电流速断?;?,是按线路三相短路电流整定时,而且不能?;は呗啡?。定时限过流?;ず头侄峡厮彩惫缌鞅;?,是避开线路最大负荷而整定的,可以分别?;は呗啡ず透鞣侄蜗呗?。当线路末端短路时,主干线1#、2#分段开关可能无选择性都跳闸。如果将分段开关?;じ脑斐纱毕薅鞑⒑统鱿呖囟ㄊ毕薇;は嗯浜?,就可以达到选择性了。因此,我们可以按照?;さ亩髑榭龊捅;し段?,判断短路故障段,然后派员对线路故障区段进行巡视检查,寻查短路点,经处理后恢复全线路供电。这里值得注意的是:如果变电站10kV出线是电缆出线,或架空线路中有分支电缆线路时,10kV出线?;びν顺鲋睾险⒆爸?,更不能开关跳闸后再进行试送。这是因为电缆线路故障多为永久性质,若用重合闸使开关重合,或进行试送。必然会扩大故障范围,对设备造成不应有的损失。因此,当出线开关跳闸后,应首先检查线路首端的架空线路,若线路正常再对出线电缆使用兆欧表进行初步绝缘测量,确定电缆故障后,再用电缆故障测试仪,确定电缆短路点位置,重新制造接头或更换新电缆处理后及时恢复对线路供电。

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