本文就龍口水電站發(fā)生的一起10.5kV配電系統交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜終端頭絕緣擊穿引起發(fā)電機事故停機故障進(jìn)行剖析，查找原因，制定防范措施，規范電力電纜終端頭施工工藝，以保障供電的可靠性。

交聯(lián)聚乙烯（XLPE絕緣）電纜結構簡(jiǎn)單、電氣性能和耐熱性能穩定、抗腐蝕、機械強度高、傳輸容量較大、易于彎曲、附件接頭簡(jiǎn)單、安裝敷設方便，具有聚氯乙烯（PVC絕緣）電纜無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。因此，交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜廣泛應用于交流50Hz、額定電壓6～35kV的輸配電線(xiàn)路，主要功能是輸送電能。但是，在交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜附件選用、安裝和電纜頭制作過(guò)程中，由于制作工藝不規范造成的電纜頭絕緣擊穿事故時(shí)有發(fā)生，影響了電力系統的供電可靠性。

一、事故經(jīng)過(guò)

2017-04-01T09:56:07，龍口水電站5號發(fā)電機縱差保護動(dòng)作，跳機組滅磁開(kāi)關(guān)、跳機組出口805開(kāi)關(guān)，機組監控系統執行事故停機流程后停機。事故前接線(xiàn)方式如圖1所示。

二、原因查找

查閱5號發(fā)電機保護裝置故障記錄文件，顯示5號發(fā)電機故障初始階段為B相單相接地，隨后發(fā)展成A、B相間短路，經(jīng)過(guò)15ms故障快速發(fā)展成A、B、C三相短路，發(fā)電機差動(dòng)保護正確動(dòng)作。結合勵磁變高壓側三相電流波形分析，判斷故障點(diǎn)在勵磁變高壓側區域。

去現場(chǎng)檢查，發(fā)現5號機機壓配電室內有大量濃煙，并有焦糊味；5號發(fā)電機勵磁變5TSH配電柜（5G8）后門(mén)變形，柜后兩側及底部有放電痕跡，部分螺栓有輕微燒損，如圖2所示。系統轉檢修后，打開(kāi)5G8柜柜門(mén)進(jìn)行檢查，發(fā)現5G8盤(pán)柜內5號機組勵磁變高壓側電纜冷縮終端B相主絕緣擊穿對地放電，B相電纜對地絕緣電阻測試為0,A、C相對地絕緣正常。

三、事故搶修

事故原因確定后，迅速展開(kāi)搶修工作。首先，根據該電纜敷設路徑及長(cháng)度，將故障點(diǎn)以下20cm切除。當時(shí)庫存沒(méi)有10kV電纜冷縮終端附件，于是由熱縮電纜終端替代原冷縮終端，重新制作電纜頭。同時(shí)，對5G8盤(pán)柜進(jìn)行清理，對柜內由于放電弧光造成燒損的二次線(xiàn)、螺栓進(jìn)行了更換。從故障發(fā)生到設備重新投運共歷時(shí)22.5h。

圖1事故前接線(xiàn)方式

四、原因分析

4.1直接原因

5G8柜內5號機組勵磁變高壓電纜冷縮終端B相絕緣擊穿對地放電，產(chǎn)生的電弧引起弧光短路，發(fā)電機差動(dòng)保護動(dòng)作，造成5號發(fā)電機事故停機解列。

4.2根本原因

5號機組勵磁變高壓電纜冷縮終端頭制作工藝不規范，內部存在缺陷，長(cháng)時(shí)間的局部放電造成電纜絕緣老化，終導致電纜頭絕緣擊穿。

五、機理分析

如圖3所示，對故障電纜的終端頭拆開(kāi)進(jìn)行檢查，發(fā)現如下問(wèn)題：

圖2故障點(diǎn)盤(pán)柜后門(mén)變形、放電痕跡

(1）半導體層切斷處斷口不平整、光滑，臺階處未做成坡形，導致半導體切口處電場(chǎng)畸變，容易發(fā)生放電。

(2）電纜主絕緣未打磨光滑，有半導體層殘留，且切口處可以觀(guān)察到刀痕，使電纜主絕緣下降，受傷處擊穿電壓下降，容易在薄弱處發(fā)生擊穿。

(3）半導體屏蔽層斷口處未加裝應力管，導致斷口處的電場(chǎng)應力（電力線(xiàn)）較集中，沒(méi)有有效改變斷口處的電場(chǎng)分布。

(4）半導體層外露尺寸超過(guò)制作要求，影響了電纜對地的爬電距離，對地泄漏電流增大，長(cháng)期運行容易引起發(fā)熱，導致絕緣逐步老化。

(5）半導體層劃傷，存在氣隙，氣隙處產(chǎn)生局部放電，雖然不會(huì )立即導致整個(gè)絕緣介質(zhì)的擊穿，但是氣隙內部會(huì )逐步形成電“樹(shù)枝”，并向縱向發(fā)展，使得絕緣發(fā)生老化，直至發(fā)生絕緣電擊穿或熱擊穿。

圖3故障電纜 

六、防范措施

鑒于此次10kV交聯(lián)聚乙烯電力電纜終端頭因施工工藝不規范而發(fā)生絕緣擊穿的事故，在以后的工作中，不僅要嚴把工藝關(guān)，還應注意后期的維護和狀態(tài)監測。對此提出以下防范措施和注意事項：

(1）電力電纜附件的質(zhì)量是決定整個(gè)電纜安全穩定運行的關(guān)鍵所在，因此，在選取電纜及其附件時(shí)，要把好質(zhì)量關(guān)，不能讓質(zhì)量存在問(wèn)題的電纜設備應用到工程中。

(2）加強電纜施工作業(yè)的過(guò)程管理。安裝過(guò)程中出現的問(wèn)題很多都是現場(chǎng)管理上的問(wèn)題，因此，在施工過(guò)程中，首先要嚴格管控工作人員的施工工藝和作業(yè)流程，其次施工前要編制相關(guān)的安裝標準和方案，就是對施工環(huán)境進(jìn)行規劃，做好作業(yè)區域防水、防塵等保護措施。

(3）強化電纜頭的制作工藝。其實(shí)在眾多的電纜絕緣擊穿、電纜爆炸等事故中，大多是由于施工工藝不規范造成的，因此在電纜制作時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：1）嚴格按照規范要求尺寸切剝電纜，且在切剝的過(guò)程中，不可傷及每一層的結構；2）銅屏蔽（外屏蔽）層要用附件中提供的專(zhuān)用不銹鋼箍帶扎好，斷口處不得產(chǎn)生毛刺或尖角；3）半導體斷面要有倒角，且表面平整、光滑，保證與主絕緣層平滑過(guò)渡；4）電纜主絕緣層上不得有半導體殘留和刀痕，必要時(shí)可用細砂紙進(jìn)行打磨，用酒精濕巾擦拭干凈；5）主絕緣和半導體層切口處均要涂抹絕緣硅脂，用以填充氣隙和排除氣體。

(4）注重電纜投運后的維護和監視。嚴格按照規程對電纜進(jìn)行預防性試驗，掌握電纜的運行工況，另外采用紅外成像、紫外成像、局部放電測試等手段定期對電纜進(jìn)行檢測，對設備的運行狀態(tài)進(jìn)行評估，預防事故的發(fā)生。

七、結語(yǔ)

電纜終端是電纜絕緣的薄弱環(huán)節，是電纜故障的多發(fā)部位，因此要嚴格把控電纜頭的制作工藝，做好施工過(guò)程的跟蹤和管理，并對驗收環(huán)節的試驗進(jìn)行現場(chǎng)見(jiàn)證，保證電纜的電氣性能達標；還應利用紅外成像（發(fā)熱檢測）和紫外成像（放電檢測）定期對電纜進(jìn)行檢測，了解設備的運行狀況，減少類(lèi)似事故的發(fā)生。另外，事故發(fā)生時(shí)，電能的集中大量釋放會(huì )導致盤(pán)柜變形，若此時(shí)有人員與盤(pán)柜距離較近，可能造成人身傷害，這就證明了現場(chǎng)設定警戒區的必要性，即所有進(jìn)入現場(chǎng)的人員，非因工作必需，不得進(jìn)入黃色警戒線(xiàn)以?xún)取?end)

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