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35kV及以下塑料绝缘电力电缆运行中的故障分析
电力电缆芯线在压制过程中容易产生尖锐的毛刺。随着工作电压的增加,导体表面电场增大,毛刺尖端电场严重畸变,导致主绝缘树枝状放电。
1.水树枝劣化是交联聚乙烯电缆事故的主要原因,约占事故的71%,大多发生在自然劣化中。2.电缆中的铜屏蔽带断裂,一端接地。当铜屏蔽带断裂时,在未接地端的铜屏蔽带变成未接地,并且在铜屏蔽带上感应出高电压。如果这种高电压导致破损部分放电,通常会导致绝缘损坏。铜屏蔽带的断裂特征如下:(1)单芯电缆比三芯电缆事故多。(2)从调试到销毁的时间从几周到几年不等。(3)断裂部分的导体电阻增加到几千欧姆,这不能保护电缆在非接地侧的闪络。(4)断裂部位放电时会燃烧冒烟,严重时会引起火灾。3.铜套接地故障XLPE电缆铜套接地故障逐渐引起了现场的关注。例如,某一区域的XLPE电缆大部分是直埋式的,所以终端头的铜屏蔽地线和钢屏蔽地线是分开引出的,地线的截面分别不小于25mm2和10mm2,从热缩手套下引出时应相互绝缘。通过以上两项改进,可以定期测量终端头处钢屏蔽对地和钢屏蔽对铜屏蔽的绝缘电阻,间接反映电缆内外护套是否损坏,从而判断电缆是否潮湿。发现电缆的铜屏蔽层接地,终端侧在某一变化点的绝缘电阻为0.01 m。进一步检测表明,故障点位于距离变电站1973米的4号电缆接头上。对4号接头进行刨平,并将接头的内外护套剥离进行检查。发现铜屏蔽层接地是由于内外护套重叠处密封不严造成的,钢装甲和铜屏蔽层中都存在水分。鉴于故障原因,接头用喷灯充分除湿后,接口处的铜屏蔽断开,接头两侧的铜屏蔽对地绝缘电阻分别遥测。测量结果为:变电站侧4.5,终端侧5。由于及时治疗,事故得以避免。4.电缆护套故障单芯交联聚乙烯电缆能否安全可靠运行,与护套能否安全可靠运行密切相关。当电缆护套一端接地时,要求电缆护套必须绝缘良好。当电缆护套接地时,电缆护套在运行中会受到交变磁场的作用,在铝波纹护套上会产生感应电压,导致直接接地端与电缆护套绝缘不良之间产生“环流”。“循环”使铝波纹层发热,传输能力降低30% ~ 40%;此外,金属护套可能会严重烧穿,这将暴露电缆的主绝缘,并与地面(或空气中)的湿气或湿气接触,这将损坏绝缘层并最终导致绝缘击穿。5.电力电缆芯线屏蔽层厚度不均匀,压制时容易产生尖锐毛刺。随着工作电压的增加,导体表面电场增大,毛刺尖端电场严重畸变,导致主绝缘树枝状放电。因此,3kV及以上的交联聚乙烯电力电缆要求采用半导体材料制成的芯屏蔽层和绝缘屏蔽层的设计。半导电线芯屏蔽层的主要功能是使线芯的表面电场均匀化,防止气隙,增加电缆的局部放电电压,屏蔽线芯的毛刺,抑制树枝引发和枝状放电,还起到热障的作用。因此,它直接影响电缆的安全运行和使用寿命。例如:(1)一条3400mm2的YJV-26/35交联聚乙烯电缆投入运行8天后出现故障。电缆主体的绝缘几乎完全熔化,铜芯都显示出过热退火的痕迹。位于铜屏蔽接地点上方16毫米和51毫米处的铜芯被熔化成大豆大小的颗粒,铜尖被熔化
因此,可以判断故障的原因是线芯的屏蔽层较薄,体积电阻率较高,不足以屏蔽线芯毛刺或铜屑引起的畸变电场尖端放电,主绝缘被迅速破坏,最终导致电击穿。
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