同祥#1主變35kV側戶外電纜防雨罩內側發熱放電原因分析及處理建議

國網湖南省電力有限公司郴州供電分公司 劉 拉

同祥#1主變35kV側戶外電纜防雨罩內側發熱放電原因分析及處理建議

國網湖南省電力有限公司郴州供電分公司 劉 拉

2013年2月6日，接所部通知，110kV同祥變運行值班人員匯報#1主變35kV側戶外A相電纜防雨罩發生放電現象，并伴有“茲茲”的放電聲，高試班立即派人趕往現場進行紅外成像檢測，具體情況如下：

一、現象描述

環境情況：溫度13℃，相對濕度80%，空氣潮濕。

主變負荷情況：35kV側有功-1.9MW，無功-0.7MVar，Ia 31.4A，Ib 31.6A，Ic 30.9A，三相電流較為平均。

放電現象描述：#1主變35kV側A相電纜（從上往下數）第4個防雨罩內側，可見明顯火花放電現象，且火花短促、明亮呈間歇性。火花以電纜為中心，向防雨罩內側閃去。

二、紅外測溫情況

1、同祥#1主變35kV側電纜A相

放電處電纜溫度：28.2℃，同一電纜未放電部位溫度：10.6℃。

2、同祥#1主變35kV側電纜B相

（從上往下數）第4與第5個防雨罩之間電纜溫度：19.8℃，同一電纜其他部位溫度：10.1℃。

3、同祥#1主變35kV側電纜C相

（從上往下數）第2與第3個防雨罩之間電纜溫度：12.7℃，同一電纜其他部位溫度：10.4℃。

4、同祥#1主變35kV側電纜A、B、C三相

由上4張紅外成像圖像可以看出，三相發熱部位幾乎在同一水平面上（A相伴有火花放電現象，溫度最高），而環繞三相電纜的是一圈長方形的接地槽鋼，而發熱部位剛好與槽鋼處于同一水平面，且離槽鋼距離最近（A相靠近槽鋼水平距離約為10cm，C相約為9cm）。

三、電纜放電及發熱原因分析

（1）同祥#1主變35kV側電纜A相防雨罩放電分析：

由上圖可以看出，

1、由于接地槽鋼的存在，縮短了電纜放電處部位與地之間距離，改變了放電處電纜周圍的電場分布，使電場畸變，靠近接地槽鋼電纜部位的電場線密度最大、最為集中，故此處場強最大。如下圖所示：

同時由：

介質中點電荷的場強公式：

E=kQ/(r^2)（r是源電荷與試探電荷的距離）

勻強電場場強公式：

E=U/d（d為沿場強方向兩點間距離）

可知場強的大小不僅取決于該點電場線密度，同時還取決于該點至地之間的距離。

2、該相整節電纜頭無接地屏蔽層，防雨罩與電纜外層絕緣管是通過燒制連接，連接處存在一定絕緣，可知電纜與防雨罩非等電位，之間存在電位差。

3、由以上述條件分析：電纜放電部位由于接地槽鋼的存在，改變了電場分布，縮短了電纜放電處部位與地之間距離，使得此處場強增大。伴隨著場強增大，電纜放電部位與地之間的電位差必然驟然增大（由E=U/d可知），使得此處氣體首先電離，形成電子崩性質的放電，放電向外發展形成許多向四周輻射、較明亮的的樹枝狀火花，這種火花具有較強的不穩定性，不斷地改變放電通道的路徑，最終貫穿到防雨罩內側，形成現場所見的防雨罩內側火花放電。這種放電過程中伴隨著聲、光和熱效應，使電纜溫度升高，由紅外成像圖可以明顯看出火花放電產生的熱量分布。

（2）同祥#1主變35kV側電纜B、C相發熱分析

從紅外成像圖像可以看出B、C相發熱部位與A相幾乎在同一水平面上，由此推斷B、C相與A相有相同的電場分布情況。同時B、C相與A相同一水平面對應電纜部位剛好沒有防雨罩，故B、C相沒有發生防雨罩放電現象。

從電場分布情況分析，發熱原因可能存在兩種：

原因一：場強變化，使得電纜線芯內部電荷聚集、運動、摩擦，使得溫度升高。

B、C相電纜發熱部位場強最大，且電場線由電纜線芯指向零電位（接地槽鋼），如下圖b所示：

從電纜線芯內部電荷運動分析（以半個周期運動為例），當無電場變化影響時，電纜線芯內部正、負電荷，在交變電壓作用下作定向運動，且正、負電荷在電纜線芯內部分布均勻。

當電場分布發生變化，如圖b所示，在電場作用下，大量正電荷在場強最強處聚集（正電荷向低電位運動，負電荷向高電位運動，故正電荷在零電位處聚集），使得電荷在電纜線芯內部分布不均勻。同時在工頻交流電壓作用下，在該處聚集的大量正電荷更替（每個周期換一批新的正電荷堆積），如此往復，隨著電荷運動、摩擦，使得此處溫度升高。

原因二：發熱部位對地（接地槽鋼）電壓，達到起暈電壓，發熱部位存在電暈放電，由此引起發熱。

四、電纜放電及發熱長此發展導致后果

放電過程伴隨著電、熱、化學效應，使得電纜絕緣材料迅速腐蝕、老化，長此發展，最終造成電纜絕緣擊穿。

五、處理建議

由現場情況，提出以下處理建議：切除環繞三相電纜的長方形接地槽鋼，重新布置槽鋼上的三相避雷器。