35kV电缆终端头发热异常排查与分析

35kV电缆终端 头发热异常排查与分析

白辉胜

乌鲁木齐石化公司热电生产部

摘要:电缆终端头是集绝缘、防水、应力控制、屏蔽于一体的设备，具有很好的电气性能和机械性能，能适应各种恶劣的环境，在电力、石油化工、冶金和建筑等各个领域得到广泛应用。本文通过一起35kV电缆终端头异常发热缺陷的发现、并运用高频电流技术对电缆终端头进行局部放电检测排查，分析电缆头安装质量的好坏，直接影响了其使用寿命，间接影响了电网的安全运行。

关键词：电缆头 应力锥 局放

1. 引言

乌石化热电生产部共有发电机组 3 台，总发电量 125MW。其中 3、4 号发电机装机容量为 50MW，5 号发电机装机容量为 25MW。两路 220kV 联络线与乌鲁木齐市区域变电站相连，联络变压器容量 63000kVA。热电生产部 35kV 系统主要为乌石化公司的炼油厂、化肥厂、化纤厂、集水站、生活区及电厂自身等用户的 35kV 变电所提供电源。3号发变组为乌石化电网主要发电设备，发电量占总用电量的15%。其电缆头使用的是3M公司生产的7686K-CN型35kV单芯冷缩电缆终端头。

2. 隐患发现过程

2022年2月16日，巡检人员在对变电站内一次设备进行常规春季污闪检查时，用红外线成像仪测量3号主变35kV侧电缆头温度进行测量，发现B1相电缆头应力锥处温度3.7℃，同相B2电缆头同部位温度-4℃，存在7.7℃的偏差，并且在红外热成像图中有一处热点。对照DL/T 1791-2017《电力巡检用头戴式红外成像测温仪技术规范》5.2.2.10测温准确度不应超过±2℃或测量值的±2%(取绝对值大者)标准，B1、B2相电缆存在温差超标现象，需进一步排查确认。

3. 隐患排查分析

对3号主35kV侧进线电缆采用高频电流技术对电缆本体进行局部放电检测，采用特高频及红外热成像技术对电缆终端进行局部放电检测，使用JH-PMS-100 型电缆局部放电测试仪，在3号主变进线电缆变压器侧终端B1相检测到明显的局部放电信号，严重程度为较强的放电；结合对该终端红外热成像的趋势分析，依据《DLT 664-2016 带电设备红外诊断应用规范》判断，该电缆终端放电为电压致热类型，且符合规范内缺陷的标准要求；综合分析判断该电缆终端存在严重的放电。

通过对高频电流数据分析判断，在B1，B2 电缆检测到明显的放电信号，通过波形图判断 B2 相为 B1 相的耦合信号，通过频谱图判断放电信号来自远端；A相及C相均未发现明显的局部放电现象。

通过对高频电流数据分析判断，高频电流技术在 ABC 三相电缆均检测到幅值不同的放电信号，通过频谱图判断放电信号来自本地，通过波形图判断 放电源为 B1 相，其它相信号为耦合信号。

特高频电磁波技术未检测到明显的局部放电信号。

由于电缆头制作、安装、接线工艺存在多个中间环节，连接点接触电阻过大，温升加快，发热大于散热。如此的恶性循环，导致接头绝缘层破坏，形成相间短路、对地击穿放电或着火，最终造成安全生产事故。经比对局放检测报告分析判断，3号主变35kV侧B1相电缆头存在异常，评审认定为严重热缺陷，建议停电处理。

4. 隐患处理及原因分析

4. 1. 电缆头自身工艺不良

1)金属导体损伤。施工中由于电缆的绝缘层剥切困难，外皮切除时因掌握不好而使导线损伤，在线芯弯曲、压接时，会造成受伤处导体损伤加剧或断裂，导致电缆在运行中因导流截面减少而引起发热。

2)金具连接空隙大。连接金具内、外壁之间的厚度的差异，施工压接后如果达不到足够的压缩力，将导致电缆线芯与金具之间存在空隙，造成接触面接触电阻大引起发热。

4)电缆终端头的引出接地线连接不可靠，存在缠绕不紧固，松动现象，接触电阻增大。

3)金具接触面接触不好。受到生产条件或现场保管等条件影响，端子或连接管内壁常有杂质、毛刺或氧化层，在施工时如果工艺操作不严格，就会降低连接处的电气和机械强度，造成接触面处异常发热。

1. 2. 电缆接头施工工艺不良

1)电缆接头与外设接线母排连接部位施工时存在扭力矩，相互产生应力，接触面之间产生一定的空隙而引起接触电阻增大。

2)电缆头部位因弯曲半径过小，电缆线芯和电缆头绝缘附件出现机械损伤或折裂，导致运行中局部出现绝缘强度减低、发热等故障发生。

3)35kV电缆电缆分相安装在不同支架上，因安装不牢固，电缆头与电缆线芯连接处收到额外的下拉力及机械挤压等，引发了连接松动、变形等异常因素出现，导致连接点接触电阻增大，造成故障发生。

1. 3. 电缆运行环境不良

随着供电电缆线路和非线性用电设备的迅速增多，改变了供电系统中感性、容性的运行参数变化，系统中出现铁磁谐振过电压和电流因素的过电压，加剧了电缆头的绝缘劣化速度。

将3号主变停运，将旧电缆头割除，用冷缩工艺重新制作3号主变B1相电缆电缆头，对电缆进行耐压试验合格，振荡波复测结果合格；对割除的故障电缆头进行剖解检查，发现3号主变B1相电缆头应力锥异常发热部位有一个气泡，是造成该处电场应力不均发热的主要原因。判定为电缆头自身连接工艺不良引起的异常发热。投运3号主变，通过一个星期的观察，B1相电缆头应力锥处温度-3.3℃，同相B2电缆头同部位温度-2.4℃，温度偏差0.9℃，在正常范围内。

5. 结束语

冷缩工艺的电缆头在制作过程中，为了分散屏蔽层断口处集中的电应力，需要在屏蔽层断口处至电缆剥切层上敷设一截应力控制泥。如该处工艺制作不良或材料使用不当，会导致电缆主绝缘受电场力不均，继而破坏电缆主绝缘，大大缩减电缆使用寿命，严重时造成电缆绝缘击穿，严重影响发电设备。本次异常缺陷的及时发现并处理，避免了一起因电缆头发热引发主要发电设备停工，继而影响电网大面积晃电事故的发生。为电缆头的日常运行和维护提供了借鉴经验。

参考文献:

[1] 高智益、刘青、肖传强、韩亚军。利用局放重症监护技术发现110kV电缆线路接头局放缺陷的案例分析。《中国电业（技术版）》 |2016年第001期

[2] 刘波、陈雷. 浅谈交联电缆接头故障原因及电缆接头安装注意事项。《煤矿现代化》 2008年第006期

[3]侯富振.荡波局放检测设备在10kV电缆局放测试中的应用。《山东工业技术》  2015年第020期