全絕緣充氣環網柜電纜連接故障的分析和應用

吳華亮

（廣州霍斯通電氣股份有限公司 廣東廣州 510000）

引言

隨著經濟的發展和技術的進步，城網中采用電纜化供電已成為配電網發展的必然趨勢，城市配網的發展使環網供電的形式在用戶供電方案中占越來越大的比例，而作為環網供電的主設備—環網柜，則越來越受到供電部門和用戶的重視。廣州供電公司目前使用的SF6環網柜，以其性能優良、運行可靠、全封閉、免維護而受到供電部門和用戶的普遍歡迎。廣州供電公司配電網使用環網柜已有近20年歷史，其間一些環網柜出現了故障，總結各種故障情況，有柜體漏氣、氣箱絕緣擊穿、電纜室燒毀等等，其中柜體與電纜連接的連接處，是發生故障的最主要地方，占環網柜故障率的70%以上。因此，了解柜體與電纜連接故障的現象及原因，對以后減少環網柜故障，制定環網柜電纜頭安裝工藝規范，正確配置環網柜和電纜頭連接選型，具有重要意義。

1 環網柜的定義

目前廣州淘汰了很多老式的空氣絕緣柜，普遍使用全絕緣全密封的SF6環網柜，全絕緣SF6環網柜是一種全絕緣全密封的，能夠隨意組合成多回路進出具有切換，聯絡，保護電力系統功能的以負荷開關作為核心部件的氣體絕緣的中壓電器組合設備。它的主回路核心部件是由SF6負荷開關或及附加的斷路器及其他一次的輔助電器組成。電壓等級一般為12kV或24kV，額定電流一般為630A，一次帶電部分達到IP67的防護等級。

2 SF6環網柜的分類

從用途來分，SF6環網柜也分為負荷開關柜，組合電器柜，斷路器柜。

SF6負荷開關柜能切斷額定負荷電流和一定的過載電流，但不能切斷短路電流。SF6組合電器柜是將負荷開關與高壓熔斷器串聯形成負荷開關和熔斷器的組合電器，用負荷開關切斷負荷電流，用熔斷器切斷短路電流及過載電流，操作和維護也較簡單。SF6斷路器柜價格最貴，采用SF6絕緣，真空滅弧，能開斷額定電流和短路電流，具有過流、速斷、零序保護功能。

3 廣州目前使用較多的環網柜廠家

廣州對SF6環網柜使用要求較高，對廠家入圍要求也相應較高，目前廠家主要有：西門子、施耐德、歐瑪嘉寶、霍斯通電氣、ABB、阿?，m等幾家。

4 常見案例分析

下面通過對農行戶外環網柜KKKK柜，及大德路通二街綜合房KKF高壓柜這兩個典型案例事故原因分析，剖析環網柜電纜連接點的故障問題。

4.1 農行戶外環網柜KKKK柜故障分析，K為SF6負荷開關柜

故障柜的狀態：第二個K為故障單元，電纜室燒黑，A相DIN套管燒黑比較嚴重，外端上方氣箱不銹鋼板被燒出了一個孔，直徑約為30mm。顯然這里曾發生過明火事故，從四周布滿黑灰（高溫下煙熏形成的）來看，明火時間不會太短。氣箱的防爆閥完好無損。

事故原因分析：位于柜后底部的防爆膜完好無損。防爆膜是保護操作人員人身安全的泄氣通道，它的保護原理是當內部產生壓力達到一定程度時，沖破此防爆膜，把內部累積的能量釋放，防止氣箱爆炸。但現在故障柜破的是強度比防爆膜高很多倍的不銹鋼板，而不是防爆膜。從這點來看，意味著氣箱內部沒有產生過壓力，即沒有產生過大電流，故障的形成不是因為氣箱內部壓力造成。從解剖開的氣箱里面來看，氣箱內很干凈，在燒穿孔附近，開關和整個氣箱內部都看不到燒黑和燒壞的痕跡。氣箱內燒穿孔附近找不到射電點的痕跡。上述有力證明了故障電流不是在氣箱內發生的。

氣箱外部故障，電纜室不銹鋼板孔周圍被嚴重燒熔，表明經受過了很高的溫度。不銹鋼板孔的反面，一圈圈熔斑說明所經受的溫度顯然沒有外表面高。不難判斷，此表面的熔斑是由外部傳熱，熱傳遞受熱形成。這里清晰地表明熱源在氣箱外部。我們得出初步結論，故障的起點在氣箱外部。下面就電纜室發生的事故進行推測：A、B、C三相DIN套管銅環的表面光滑，沒有受熱氧化，說明線耳和銅環接觸壓接很好，電纜靴包裹DIN環氧件也很好，說明電纜靴內表面和DIN環氧件緊密接觸，沒有空氣間隙。也說明了安裝隊的安裝工藝非常良好。從A相DIN套管和不銹鋼氣箱板燒穿孔發現，燒穿孔正好位于DIN套管外端的正上方。可判斷，射電線路就是從套管里的銅導體開始，擊穿電纜靴，射到氣箱的燒穿孔部位。而且，這一段正好是最短距離的直線，完全符合射電原理。套管銅環外徑到上面氣箱不銹鋼板的最近距離約為72mm，裝了線耳后，線耳頂端到上面氣箱不銹鋼板的最近距離約為65mm，很明顯，線耳頂端就是最近射電點。射電擊穿電纜靴絕緣，并擊穿空氣直到最近接地點，即正上方的氣箱不銹鋼板，形成單相接地故障電流。前面已經提到，三相的套管的銅環正面沒有發生氧化現象，表明此處的接觸是良好的，這樣充分證明施工隊的安裝質量水平及素質是值得信賴的。原因只有一個，那就是電纜靴質量存在嚴重問題，我們的結論是：電纜靴的質量低劣導致了事故的發生。

4.2 大德路通二街綜合房KKF高壓柜故障分析，K為SF6負荷開關柜，F為SF6組合電器柜

故障柜為中間K單元，電纜室燒黑，最嚴重的B相DIN套管，套管周圍不銹鋼板燒黑明顯，B相套管完全被燒毀，環氧件全部碳化，A、C相套管完好。防爆閥已被沖開。

故障單元電纜室B相電纜DIN套管被燒毀最嚴重。套管的另一頭，即氣箱內B相套管，雖然布上了一層煙灰，但里面的環氧件是沒有受到多大燒壞的，和氣箱外另一頭被嚴重燒壞炭化缺失形成很大差別，說明故障部位在氣箱外部分。那氣箱外B相DIN套管是怎么引發故障的呢？故障相B相套管，接觸線耳的銅墊片表面氧化嚴重，線耳與墊片接觸面也同樣氧化嚴重，這種情況是線耳和套管銅頭的鑼母沒有上緊，有松動有間隙。當有電流流過時，產生電壓降，會引起發熱，長期持續發熱會破壞絕緣層，當電纜靴硅橡膠和套管環氧件也跟著持續發熱到一定程度，絕緣性能急劇降低，擊穿絕緣形成相間短路或者相對地短路放電，使電纜頭最近的不銹鋼板接地擊穿或放電弧，這種故障大電流會引起高溫和燃燒，甚至爆炸。DIN套管被嚴重燒壞，會導致氣箱漏氣，漏氣使氣箱內絕緣進一步破壞。當氣箱外電纜頭短路大電流沖擊向氣箱內時，本來漏氣絕緣性能破壞的氣箱，經受到大故障電流，進一步改變氣箱內的電壓場。而且大電流使元器件超負荷產生高溫，高溫進一步使絕緣器件受到破壞，故而氣箱內絕緣擊穿。由于氣箱內是個密閉體，受瞬間高溫膨脹產生爆炸，氣箱內劇烈燃燒，使氣箱鼓起和防爆閥被沖開。

根據以上分析，我們得出環網柜故障是B相電纜頭鑼母安裝問題引起的，也就是施工人員沒有按照正確的安裝工藝要求進行施工。

5 結束語

通過對以上電纜連接環網柜故障的分析，我們知道了故障主要是有二點：

（1）電纜頭的安裝工藝要求非常嚴格，必須由經過培訓合格，有資質的施工人員進行電纜頭的安裝，安裝完以后須經過供電試驗人員的驗收試驗。

（2）電纜靴的選型必須采用質量過關的，經過合格試驗的，有合格供貨資質的電纜靴廠家。

當我們嚴格執行以上兩點要求，將對我們的環網柜安全投運，起到重要的作用，大大降低環網柜的故障率，為電力用戶提供穩定的電力供應及為人民提供和諧的生活保障。也為環網柜廠家及附件廠家能生產出優質的產品，提供良好和寶貴的現場使用意見。