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      交聯聚乙烯J緣電力電纜故障的處理和預防

      摘 要: 通過對66kV單相交聯聚乙烯J緣電力電纜外護套故障的分析,闡述了電纜運行中高懸浮電位對電纜外護套的影響和危害,提出了從設計、安裝、運行、維護等方面保證電纜安荃運行的措施和方法。 
      關鍵詞: J緣電力電纜;故障;改進措施 
      隨著電力技術的發展和城市建設規模的擴大,交聯聚乙烯(XLPE)J緣電力電纜的使用量越來越大。但是,近年來,XLPEJ緣電力電纜在運行中暴露出的設計、安裝、運行、維護等方面的問題,直接影響到企業的安荃生產。
      1  XLPEJ緣電力電纜故障 
      1.1 電纜故障過程 
      2006-05-19晨,某220kV變電站值班員巡視時發現,660kVGIS高壓室煙霧很大,報告之后有關人員對電纜夾層和電纜溝進行檢查,并用紅外熱像儀查找電纜過熱位置,同時采集氣體進行色譜分析,判定是石油產品過熱產生的煙霧。將負荷倒出電纜停運后,在電纜溝內進行查找,醉后在距變電站110 m處的電纜溝內發現煙霧濃度大,排煙后確定了電纜外護套燒損位置,當時由于電纜溝蓋板揭開,電纜外護套有明火燃燒。 
      發生故障的電纜型號為YJLW03-1×800,外護套為聚乙烯(PE),長2.28m,分4段,設計為電纜段間波紋鋁護套交叉互聯經護套保護器接地,變電站側經保護器接地,終端桿側直接接地。電纜三角排列固定在角鋼制作的電纜橋架上。 
      交接性試驗時,電纜主J緣采用交流耐壓試驗,試驗合格。電纜外護套測試J緣電阻很低(0.5 M)。 
      1.2 故障情況檢查 
      (1) 電纜外護套外觀 
      電纜外護套故障以轉彎處為中芯,向兩側蔓延燒損外護套20 m,過火部分下部外護套熔化滴落,波紋鋁護套裸露,上部外護套殘留,熔化的電纜外護套聚乙烯材料滴落凝固在下部電纜和地面上。 
      (2) 外露波紋鋁護套檢查 
      發現A相電纜在電纜溝轉彎處電纜與角鋼橋架接觸部位波紋鋁護套有一處被放電電弧燒出約1.0×1.3cm2的不規則孔洞,其它相外露的電纜波紋鋁護套未見放電燒傷痕跡。 
      (3) 電纜護套保護器 
      對故障電纜護套保護器進行復試,均合格。 
      (4) 接地電阻檢查 
      對各電纜井接地電阻及故障電纜各段外護套J緣電阻進行測量,結果表明,各電纜井接地電阻均合格,而故障電纜Ⅰ,Ⅳ段A,B,C三相及Ⅲ段C相外護套J緣電阻不合格(小于0.5 M)。 
      (5) 電纜護套交叉互換聯位檢查 
      2  XLPEJ緣電力電纜故障的原因分析 
      (1)電纜波紋鋁護套交叉互聯在2號井接錯,在變電站側電纜波紋鋁護套A相Ⅰ段、B相Ⅱ段、A相Ⅱ段、C相Ⅰ段構成經電纜護套保護器接地,出現較高的懸浮電位。外護套J緣良好的電纜,如果波紋鋁護套沒有接地,其所帶電壓按帶電體與波紋鋁護套、波紋鋁護套與地間電容的反比分配。由于故障電纜外護套J緣不良,波紋鋁護套上的電壓不能完全與電容成反比的關系分配,按2005年測得電纜外護套J緣電阻1 k郊撲?,A相電纜1,2段外護套上承受的電壓約為1 380 V,相當于額定電壓的3.5%。
      (2)電纜受合閘沖擊、溫度變化影響,電纜串動醉大的轉變處外護套長期磨損J緣薄弱,埋深較淺的電纜溝內溫度春季上升,濕度較大,電纜外護套J緣下降,C相Ⅰ段電纜外護套與鋼架構間J緣被懸浮電位擊穿放電。 
      (3)在持續放電電弧的高溫作用下,電纜外護套發生氣化,當擊穿點電弧達到一定能量時,瀝青氣化氣體發生爆燃。隨之重復瀝青氣體再噴出再爆燃過程,擊穿點溫度升高,氣化瀝青爆燃間隔時間逐漸縮短,周圍瀝青被加熱。擊穿點電弧點燃外護套形成明火,氣體爆燃停止。瀝青遇明火加熱了更大面積的電纜外護套,在火焰作用下熔化攜帶著燃燒的瀝青滴落,火點向電纜兩側蔓延。 
      (4) 電纜在施工過程中外護套J緣損傷,造成J緣不良。電纜外護套J緣交接性試驗時J緣電阻值只有1.1 k/km,電纜外護套J緣隨著運行時間的延長會逐步下降。此電纜運行的D2年,用500 V搖表檢查J緣已下降到0。2005年用500 V數字式電動搖表檢查外護套J緣電阻為1 k。
      (5)電纜波紋鋁護套交叉互聯設計錯誤,在當時的設計中,沒有按設計原則將電纜鋁護套進行3段交叉換位,而是將4段電纜護套直接進行了交叉換位,造成感應電壓的不平衡。 
      3 故障后的處理 
      3.1 修復過程和工藝要求 
      (1) 清除電纜外護套燒損部分直至露出波紋鋁護套為止,同時查找D一故障點。 
      (2) 用手鋸對電纜外護套燒損部位兩側完好的外護套分別進行打毛,并留有均勻的坡度,打毛后的外護套清理干凈,不留毛屑。 
      (3) 用防水帶先填平鋁護套的波谷,再以100%拉伸防水帶,以半搭接方式繞包波紋鋁護套1層,兩端以半搭接方式繞包外護套100 mm。 
      (4) 繞包J-20J緣帶,將J緣帶拉伸100%左右,以半搭接方式繞包于防水帶上2層,兩端跨越防水帶以半搭接式繞包外護套40 mm。 
      (5) 繞包復合防水帶,以100%拉伸復合防水帶,涂膠層面朝J-20J緣帶以半搭接式繞包1層,兩端跨越J-20J緣帶以半搭接式繞包外護套50 mm。 
      (6) 繞包鎧裝帶,戴上醫用手套,揉搓浸透水的鎧裝帶3~4次,15 s后,越過37℃時,將水倒出,從包裝袋中取出鎧裝帶,用力均勻地以半搭式繞包于復合防水帶上2層,兩端跨越復合防水帶以半搭接式繞包外護套20 mm。 
      (7) 安裝包覆片(122/38),包覆片每端跨越鎧裝帶搭接外護套100 mm。加熱時由包覆片一端向另一端依次采用小火繞噴,均勻、充分地對其進行加熱;對于多片包覆片搭接部位100 mm。 
      3.2 波紋鋁護套燒損孔洞的處理 
      對電纜燒損孔洞的修復方法有3種: 
      (1) 用亞弧焊焊接的方法打1塊同型號的波紋鋁護套補丁,這種方法對工人的技能水平要求高; 
      (2)膠粘1塊同型號的波紋鋁護套補丁后,再用故障修復的方法處理,這種方法現場的條件、工人的技術水平、材料、工藝都能達到要求,同時也滿足電纜波紋鋁護套防水和機械強度的要求; 
      (3) 用鉛皮做補丁后,再用故障修復方法處理。一般采用D二種方法進行波紋鋁護套的處理。處理后的電纜,通過了交流預防性試驗,并投入運行。 
      4  XLPEJ緣電力電纜相關的改進措施 
      (1) 認真對電纜的設計圖紙進行審核,特別是施工圖紙要正確完整,消除隱患。在電纜設計中,對于長電纜(超過500 m)波紋鋁護套的交聯換位按3分段的倍數進行對稱換位,如果不能進行3分段的對稱交聯換位,要將剩余一段立接地,避免感應電壓的存在。 
      (2)在電纜施工中,要嚴格按照工藝要求,對電纜J緣外護套進行有效的保護和工藝控制,防止造成電纜J緣外護套破損。電纜溝內電纜固定抱箍和J緣墊要保證數量并牢固、可靠。電纜標識使用兼線捆綁。電纜溝防火隔離墻按設計施工。 
      (3)認真進行交接驗收。對驗收中電纜J緣外護套存在的薄弱環節要引起足夠的重視,在J緣電阻相對較低或不合格的情況下不能勉強投入運行。保證圖紙資料的齊全,標識正確,記錄完整。特別是電纜中間接頭井被埋在新修綠化帶下,要及時清理、修復。地面和地下的電纜標識應健全、對應。 
      (4)加強電纜專業管理,保證專業人員的相對穩定,滿足電纜技術發展及專業管理的要求。一些電纜的技術檔案、圖紙、規程、工器具、儀器儀表要完善并好用,積進行技術儲備。對一些電纜的運行知識、工藝要求、規程標準要全面掌握、嚴格執行。 
      (5)對現在的電纜溝、電纜夾層進行全面檢查和專項治理。清除電纜溝內的積水、雜物、電纜鋁綁線,補齊電纜支架的抱箍和J緣墊。在適當位置增設電纜檢查井,以便于今后電纜溝的檢查、排水。在電纜溝內敷設感溫、報警、局部地段水位報警和電纜環流在線監測裝置。對變電站電纜夾層內的電纜涂刷防火涂料,設置防火墻、防火門,對電纜進入電纜夾層的孔洞進行封堵。在電纜夾層和中間接頭井內安裝滅火彈,并封堵兩側電纜溝。電纜溝按要求設置防火墻。定期通過電纜井進行檢查和紅外測溫、環流測量。 
      (6)加強電纜專業的全過程管理,充分考慮電纜的特殊性,設計、施工資料須完整、準確不漏項;施工時須嚴格執行工藝規范,杜J野蠻施工現象;驗收時嚴格執行規程標準,做到嚴、細、認真,到崗到位,不走過場;不帶缺陷、不留隱患地投入運行。加大崗位技能的培訓力度,提高專業水平,積舉辦學習班,聘請公司內、外Zhuan J對專業人員進行培訓,提高專業管理水平和人員技能。積吸取事故的經驗教訓,按周期完成電纜的預防性試驗,根據實際情況修訂電纜運行規程,按規定進行紅外測溫、環流測量。

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