電纜頭擊穿故障引起跳閘的事件分析及防范措施

文/溫子明 吳昊

1 風電場35kV電纜頭擊穿故障引起跳閘的事件分析

1.1 事件簡況

某風電場主變高壓側斷路器復壓過流保護動作斷路器102 跳閘，之后35kV 集電線路Ⅳ回377、Ⅴ回378 斷路器低電壓保護動作跳間。經檢查發現35kV 集電線路Ⅳ回377 線路#3 箱變高壓側B 相電纜頭被擊穿，并有對A相絕緣子及C 相避雷器放電痕跡；35kV 集電線路V 回378 線路#9 箱變上終端塔隔離開關處C 相電纜頭被擊穿。

1.2 事件原因分析

1.2.1 氣候和環境隱患

經核查，以上35kV 電纜頭（電纜終端接頭）制作期間受氣候的影響極為嚴重，天氣狀況很不理想，環境濕度和粉塵過大。電纜終端接頭制作過程中受氣候、溫濕度的影響，會在電纜頭絕緣層中進入塵埃、雜質并形成氣隙，在強電場下發生局部放電，繼而發展為絕緣擊穿，造成電纜頭擊穿的故障，這是導致電纜終端絕緣降低的隱患。

1.2.2 制作工藝缺陷

電纜頭制作過程中沒有嚴格按照執行電纜終端制作工藝，這是導致電纜頭擊穿故障的原因之一。電纜半導體層未端與電纜頭應力錐之間相對位置未滿足廠家的要求，明顯的應力錐未套在半導電層上，造成半導體層感應電壓不能沿應力錐釋放，而形成集中電壓超過電纜可耐受電壓使電纜絕緣層被擊穿，這是導致電纜頭擊穿故障的主要原因。

1.2.3 故障發生后，未及時切除故障，造成故障加深

故障報警信息，18點08分23秒，35kV Ⅱ母電壓互感器弧光接地報警，經檢查為35kV 集電線路Ⅳ回#3 箱變高壓側B 相電纜頭放電，發生B相單相接地故障（臨時故障）。

B 相單相接地故障期間，A、C 相電壓由正常運行的相電壓升高到線電壓（C 相升高較大），并有零序電壓產生。35kV 集電線路Ⅴ回378 線路C 相電纜頭擊穿，造成B、C 相異地短路，同時377 線路在短路發生180ms 后發生爆炸，造成三相短路，進而斷路器跳閘。在發生B、C 相異地短路時，流過35kV 集電線路Ⅳ回377、Ⅴ回378 斷路器的故障電流均已超過線路過流Ⅰ段保護動作值。

經核查，電纜設備發生單相接地故障，中控室監控系統裝置發出接地告警信號時，現場運行人員未能及時處理，這也是導致35kV 電纜頭設備故障范圍擴大的原因。

1.2.4 線路保護CT 極性接反，越級跳閘，造成事件擴大故障

故障排查過程中，施工過程中建設單位未按照圖紙進行施工造成35kV 集電線路Ⅳ回377 斷路器、Ⅴ回378 斷路器、主變低壓側35kV 線路保護CT 極性接反，調試人員也沒有嚴格按照調度下達的要求進行保護動作試驗，從施工、調試、投運整個過程出現的一系列的失誤最終導致35kV 集電線路377 斷路器、378 斷路器、301 斷路器保護拒動，由主變的35kV 側后備保護快速段動作，跳開主變35kV側301 斷路器，之后線路的低電壓保護動作跳開377、378 斷路器的一系列連鎖跳閘現象，也與故障錄波裝置打印出來的故障分析簡表相吻合。

2 防止類似事件提出防范措施

2.1 電纜頭安裝時，盡量避開惡劣氣候和天氣

電纜頭安裝時要防潮，盡量避免在雨天、霧天、大風的天氣時安裝，在施工現場一定要保證施工現場的溫度、濕度、灰塵不超標。平均氣溫低于0℃時，要采取相關加熱措施。

2.2 加強工程建設期間的質量管理

技術人員在電纜頭安裝時要保證手和工具、材料的清潔。操作時不應做其他與工作無關的事。在剝離外半導體層時，電纜刀一定要控制好切割深度，以防傷到電纜的主絕緣。電場強度最大的銅屏蔽層斷口和半導體層斷口處應該套在冷縮管的應力錐處，冷縮管的應力錐應套到在半導電層上，必須套到位。

2.3 嚴格按調度保護定值整定保護設備

該事件暴露出在基建施工、調試、驗收管理以及設備管理意識等方面存在一些問題。今后類似的施工過程中，應嚴格按照電網公司相關規范規程以及調度下達的保護定值設置場內繼電保護裝置，加強投產前的調試驗收工作，加強工程質量管理。風電場投運后要認真按照電網公司繼電保護運行規程開展二次檢查工作，并在新設備投產過程中高度重視保護裝置的帶負荷檢查。

2.4 加強對現場值班運行人員的管理

完善現場值班運行人員配置，在交接班、日常三餐以及其他現場監視盲區要多人輪換進行。加強運維人員的值班工作培訓，提高業務水平，加強對設備的管理工作，開展繼電保護的學習及培訓。設專職人員對全站的繼電保護進行管理。

2.5 及時處理單相接地故障

發生單相接地后，盡管系統仍能繼續運行一定時間，但仍需引起高度重視。運行人員要盡可能綜合各類故障現象，結合小電流接地選線裝置報警信息，迅速準確的選擇故障線路，在最短的時間內將故障線路停電進行處理，防止由于單相接地故障過電壓而發展成為相間故障，引起跳閘，更關鍵的是要避免影響范圍擴大。

3 結語

35kV 電纜頭很容易出現故障，大多與電纜的終端頭的制作和安裝有關系，施工人員只要精細施工，嚴格按照說明書和有關規程、規定去安裝、制作電纜頭，現場管理人員監管到位，一定能避免故障發生。同時，值班人員應熟悉有關運行規程，了解設備的運行狀況，提高處理問題的能力，出現故障時要沉著冷靜、認真分析、正確判斷、并避免故障進一步發展、盡快恢復正常運行方式。另外，還要提高集電線路檢修人員的技術水平，積極改善設備的運行條件，加強集電線路的檢修、維護、管理，提高設備的安全、穩定、可靠運行水平。