一起110kV主變跳閘故障分析

劉冰　彭建武

【摘要】2015年06月25日02時52分31秒，某110kV變電站3號主變差動保護(hù)動作，故障動作跳開103和313開關(guān)?，F(xiàn)場檢查313-4刀閘主變側(cè)電纜終端B相有明顯放電燒蝕現(xiàn)象。本文就此進(jìn)行簡要分析。

【關(guān)鍵詞】110kV；主變跳閘；故障

一、故障情況說明

2015年06月25日02時52分31秒，某110kV變電站3號主變差動保護(hù)動作，故障動作跳開103和313開關(guān)?，F(xiàn)場檢查313-4刀閘主變側(cè)電纜終端B相有明顯放電燒蝕現(xiàn)象。

1.故障前的運(yùn)行方式

111線路帶該站110kV5號母線，3號主變運(yùn)行于5號母線，中壓側(cè)只帶一條35kV線路（313線路），該35kV線路開關(guān)既是主變35kV側(cè)受總開關(guān)又是313線路開關(guān)，3號主變與313開關(guān)之間通過電力電纜連接。

2.設(shè)備故障過程描述

6月25日02時36分28秒293毫秒，313保護(hù)裝置（RCS-9611C）報“接地報警”，此時發(fā)生313線路A相接地。A相電壓降低，接近為0V，B相、C相電壓升高。

6月25日02時52分31秒000毫秒，3號主變區(qū)內(nèi)，35kV側(cè)313開關(guān)B相對地放電。導(dǎo)致A B兩相（經(jīng)大地）接地短路，差動保護(hù)動作，跳開103、313開關(guān)。

從該站313保護(hù)測控裝置歷史變位信息可以看出：313線路保護(hù)裝置于15-06-25 02：36：28.293出現(xiàn)“接地告警”，313開關(guān)于15-06-25 02：52：31.110由主變差動保護(hù)動作跳開。由此可知在313線路發(fā)生A相接地故障運(yùn)行16分鐘后發(fā)展為AB兩相接地故障，主變差動保護(hù)跳閘。313線路先是有A相接地，非故障相BC相電壓升高，B相電纜終端絕緣擊穿對地放電，造成AB兩相接地短路。

二、故障檢查情況

（一）現(xiàn)場檢查情況

現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，313-4刀閘主變側(cè)B相電纜終端應(yīng)力錐處明顯破損并伴有放電跡象，B相終端的銅屏蔽及冷縮護(hù)套管破碎散落在周圍地面。B相連接排也出現(xiàn)了放電燒蝕現(xiàn)象。A、C相終端外觀檢查良好。

（二）試驗(yàn)檢查情況

通過電纜的主絕緣電阻測試A相對B、C及地的絕緣電阻達(dá)到了90GΩ，C相對A、B及地的絕緣電阻達(dá)到了101GΩ，B相對A、C及地的絕緣電阻為20MΩ。初步判定B相電纜主絕緣存在問題。

（三）解體檢查情況

對313-4刀閘側(cè)B相電纜終端進(jìn)行了解體檢查：切開B相終端的冷縮護(hù)套管，剝離絕緣傘裙，露出應(yīng)力錐及主絕緣層。在應(yīng)力錐靠近接線端子方向5mm處出現(xiàn)一擊穿孔，孔的周圍分布著銅渣，透過孔可以看到銅線芯。

隨后安裝人員對313-4刀閘側(cè)電纜終端進(jìn)行了重新制作。

制作完成后，試驗(yàn)人員對其進(jìn)行了修后試驗(yàn)。在升壓至52kV時發(fā)生擊穿。放電聲響發(fā)生在主變側(cè)電纜終端。

以下是試驗(yàn)數(shù)據(jù)：

耐壓后B相主絕緣電阻降至2.05GΩ。

對3號主變側(cè)電纜終端進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)在B相應(yīng)力錐附近的外護(hù)套管處出現(xiàn)了放電發(fā)黑的跡象，在應(yīng)力錐靠近接線端子方向5mm左右的位置找到了半導(dǎo)顆粒。

同時在重新制作主變側(cè)電纜終端的過程中發(fā)現(xiàn)銅屏蔽出現(xiàn)了明顯的過熱變形、變色現(xiàn)象，主絕緣層也因長期過熱導(dǎo)致變色、外表面出現(xiàn)明顯受熱過的痕跡。

三、故障原因分析

（一）電纜質(zhì)量缺陷。在終端制作過程中主絕緣層表面存在可見半導(dǎo)顆粒，雖經(jīng)刮除及打磨，仍有顆粒殘留在絕緣深處。電纜的半導(dǎo)層經(jīng)銅屏蔽接地，運(yùn)行過程中半導(dǎo)端口場強(qiáng)最高，端口處10cm內(nèi)主絕緣若殘留半導(dǎo)顆粒將非常危險，會逐漸侵蝕絕緣，最終在半導(dǎo)端口處爬電擊穿。兩次主絕緣擊穿現(xiàn)象（一次故障、一次試驗(yàn)）均是由半導(dǎo)端口附近的半導(dǎo)顆粒放電造成的。

（二）長時間的過載運(yùn)行。電纜線芯為185mm2，載流量在270A左右，但是此主變中壓測負(fù)載超過500A，電纜及終端因過負(fù)荷運(yùn)行，絕緣層明顯變色、變細(xì)，銅屏蔽與半導(dǎo)層粘連、侵入絕緣層，電纜壽命大大縮短，終端及電纜極易發(fā)生故障。

本次故障原因推斷為主絕緣內(nèi)部的半導(dǎo)顆粒及電纜的長期過負(fù)荷運(yùn)行。

四、應(yīng)采取的措施

更換3號主變中壓測電力電纜并重新制作終端，重新核算載流量，將原電纜更改為雙185mm2電力電纜。

（一）加強(qiáng)施工過程中的監(jiān)督驗(yàn)收。

（二）嚴(yán)格執(zhí)行交接試驗(yàn)規(guī)程，保證電纜的耐壓時間。

（三）采用電纜從下進(jìn)線的方式，避免終端的橫向接入。一方面是為了保證電纜和終端與高壓帶電體之間的安全凈距；另一方面保證傘裙朝向，有利于終端防水。