風(fēng)電場35kV電力電纜絕緣降低及改進(jìn)效果分析

李文才

摘 要：近年來，參數(shù)多樣化，數(shù)量眾多的新能源電廠高速發(fā)展，不斷接入地區(qū)電網(wǎng)。伴隨著風(fēng)電場設(shè)備投入運行的年限增長，各類電氣設(shè)備故障次數(shù)也明顯增多。據(jù)電網(wǎng)公司的統(tǒng)計就2018年一季度新能源電站累計發(fā)生故障就高達(dá)102次之多，同比增加了27次，故障的發(fā)生將直接造成發(fā)電量的損失。本文介紹了風(fēng)電場35kV電力電纜絕緣降低的幾個因素，提出了改進(jìn)措施，進(jìn)而降低了風(fēng)電場電力電纜的故障率，提高設(shè)備的運行可靠性，對于相關(guān)專業(yè)人員在處理類似故障時有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：高原風(fēng)電場；電力電纜；硬連接母線橋；經(jīng)濟(jì)效益

公司所屬風(fēng)電場域海拔位于3100～3650米之間，常年低溫嚴(yán)寒、濕度大、晝夜溫差大、常年凍土等氣候惡劣環(huán)境，特別每年冬季春初極端惡劣天數(shù)較多，最大相對濕度高達(dá)99%，因特殊地理環(huán)境導(dǎo)致35kV系統(tǒng)均采用地埋式電力電纜，據(jù)風(fēng)電場統(tǒng)計2012年至2017年期間，風(fēng)電場多次發(fā)生電力電纜絕緣減低，導(dǎo)致電纜擊穿單相短路故障8次，為了提高其設(shè)備可靠性，降低成本，從2017年8月開始，風(fēng)電場場用變壓器、無功補(bǔ)償裝置35kV連接電力電纜均改為硬母排連接，經(jīng)過連續(xù)近一年的運行觀察，設(shè)備運行穩(wěn)定。

1 事件簡介

2017年1月26日12時55分，風(fēng)電場35kV 2號場變過流I段動作，35kV 2號場變開關(guān)跳閘，同時聯(lián)跳220kV 2號主變低壓側(cè)開關(guān)，35kV Ⅱ段母失壓，導(dǎo)致豐樂風(fēng)電場全部風(fēng)機(jī)解列，機(jī)組停機(jī)。

故障發(fā)生后風(fēng)電場運維人員迅速開展詳細(xì)檢查，在2號場用變壓器本體周邊檢查時發(fā)現(xiàn)高壓側(cè)電纜接頭處絕緣擊穿，本體周圍有燒黑痕跡，其他設(shè)備完好。

事故原因分析：從故障現(xiàn)場及故障波形分析，故障直接原因為：35kV 2號場用變壓器電纜頭絕緣降低，此電纜在施工過程中可能存在制作工藝缺陷，接頭部位電纜內(nèi)部有水分，運行一段時間后致使主絕緣性能降低。導(dǎo)致B相間絕緣對地?fù)舸?，過流電流大于過流I段定值，過流I段正確動作切除負(fù)荷。

間接原因：由于電纜安裝、監(jiān)督、驗收不到位造成設(shè)備運行中絕緣降低未能及時發(fā)現(xiàn)，對電纜運行監(jiān)視的細(xì)節(jié)工作重視不夠，未能有效杜絕隱患發(fā)生或極有可能為電纜本身存在缺陷本身質(zhì)量差所致。

2 常見故障原因分析

通過風(fēng)電場以往的多次電力電纜故障，可以分析出造成電力電纜絕緣降低而被擊穿的原因有如下幾個方面。

1）高原地區(qū)海拔高絕緣要求不夠，絕緣不夠?qū)⒅苯釉斐蓳舸?。風(fēng)電場所在項目所處3650米的海拔高度，因空氣稀薄程度已較為嚴(yán)重、氣壓低，應(yīng)對電力電纜絕緣作出相應(yīng)修正，若采用普通電力電纜連接與電力冷縮頭，需要加大絕緣能力的提升，以保證電纜絕緣滿足要求。

2）電纜本身質(zhì)量差所致。電力電纜本身未受損傷則極有可能為電纜本身存在缺陷，為不合格產(chǎn)品，發(fā)生擊穿。

3）電纜安裝施工、監(jiān)督、驗收不到位造成的。電力電纜施工工藝達(dá)不到要求，制作電纜頭期間周邊環(huán)境較差，濕度較大，導(dǎo)致潮氣進(jìn)入電纜內(nèi)部，隨后進(jìn)行了耐壓試驗并合格，但長期運行將導(dǎo)致絕緣降低。以我風(fēng)電場為例，風(fēng)電場極端天氣濕度達(dá)到99%，平時也高達(dá)80%以上，根本達(dá)不到電纜頭制作的環(huán)境要求，絕緣膠溶解，開裂，導(dǎo)致出現(xiàn)的諧振的現(xiàn)象。后期運行也就容易發(fā)生電纜絕緣降低擊穿故障。

4）電纜平常監(jiān)督檢查不到位，長期浸泡電纜長期浸泡在水里，損害絕緣強(qiáng)度。電力電纜平時監(jiān)督檢查不到位，敷設(shè)電纜時沒有采取保護(hù)措施，保護(hù)層遭破壞，而驗收敷衍了事造成絕緣降低如果土壤潮濕或者電纜溝積水，長時間后一定會發(fā)生電纜進(jìn)水。絕緣受潮后，使電纜絕緣表面電阻降低而表面泄漏電流增加，絕緣電阻下降，還會引起導(dǎo)體與絕緣層之間的電場畸變，絕緣內(nèi)電場分布不均勻，會引發(fā)絕緣內(nèi)部游離放電，甚至引起電纜擊穿。

5）超負(fù)荷運行，長期超負(fù)荷運行，將使電纜溫度升高，絕緣老化，以致?lián)舸┙^緣，降低施工質(zhì)量。溫度升高導(dǎo)致絕緣電阻下降。這是由于絕緣溫度升高時，材料內(nèi)的分子熱運動增強(qiáng)，使導(dǎo)電離子的產(chǎn)生和遷移數(shù)量都隨之增大。電纜通電運行后，在電壓的作用下，由導(dǎo)電離子運動所形成的傳導(dǎo)電流增大，絕緣層溫度升高，勢必造成絕緣電阻下降。

6）長期未開展試驗工作，導(dǎo)致電纜腐蝕，保護(hù)層長期遭受電纜腐蝕或化學(xué)腐蝕，致使保護(hù)層失效，絕緣降低。根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》DL/T 596-2005規(guī)定：橡塑絕緣電力電纜線路每年需要開展：電纜主絕緣電阻、電纜外護(hù)套絕緣電阻、電纜內(nèi)襯層絕緣電阻測量工作。

3 防范建議及整改措施

1）為防止其它電纜設(shè)備也發(fā)生類似情況，維護(hù)人員在工作中應(yīng)加強(qiáng)高壓電纜頭等設(shè)備外絕緣巡檢，以減少高壓設(shè)備外絕緣損壞事故，對所有裸露在外的電纜進(jìn)行定期巡檢。

2）對電纜設(shè)備檢查等專業(yè)性較強(qiáng)的工作，由專業(yè)人員進(jìn)行。同時加強(qiáng)專業(yè)人員查找消除缺陷的培訓(xùn)力度，確保設(shè)備出現(xiàn)異常時能及時發(fā)現(xiàn)并處理。

3）風(fēng)電場進(jìn)一步加強(qiáng)與工程建設(shè)部門的溝通合作，在后續(xù)電纜的安裝過程中嚴(yán)格按照工藝標(biāo)準(zhǔn)制作，加強(qiáng)監(jiān)督，確保不留施工隱患。

4）在吸取以往的經(jīng)驗教訓(xùn)及市場成熟產(chǎn)品的技術(shù)優(yōu)點基礎(chǔ)上，在電力電纜連接關(guān)鍵部位進(jìn)行特殊的處理和技術(shù)改造，確保設(shè)備在高原低溫地區(qū)可靠運行。①采用架空硬母線橋出線方式，可以滿足絕緣要求，架空母線出線方式連接需要組裝的要求高，需要專業(yè)人員進(jìn)行相關(guān)連接操作。②采用封閉的架空母箱出線柜，可以有效的將硬連接的母線封閉起來，在高原地區(qū)的低溫潮濕和凝露的特殊環(huán)境中有效的降低了電力電纜長期暴露在外風(fēng)吹日曬，電氣絕緣能力下降的風(fēng)險。

4 改進(jìn)效果分析

高原風(fēng)電場電力電纜連接由地埋式改為硬連接母線橋的方式，連接部位、防雨、設(shè)備連接可靠性、運行安全、經(jīng)濟(jì)效益等方面均得到明顯提升，故障率、維護(hù)成本等得到了有效降低。

5 結(jié)語

風(fēng)電場電力電纜故障容易導(dǎo)致故障擴(kuò)大，最終集電線路全部風(fēng)機(jī)陪停，嚴(yán)重影響整個風(fēng)電場安全可靠運行及其發(fā)電量。電力電纜連接采用硬連接架空母橋，既美觀又安全可靠，能有效避免電力電纜故障的發(fā)生，提高了設(shè)備可靠性，同時采用了封閉共箱柜的方式，能有效避免電力設(shè)備被風(fēng)吹日曬，絕緣降低的風(fēng)險，保證了風(fēng)電場的安全穩(wěn)定運行。設(shè)備可靠性得到了有效提升，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，2005.

[2]電力電纜常見故障原因與防范措施.水利與電力，2016.

[3]風(fēng)電場35kV電力電纜常見故障淺析.科技論文，2016.