風(fēng)電場(chǎng)集電線路高壓電纜典型故障查找與技改

邢李方 王陽 郝延峰 易里坤 張建新

摘 要：箱式變壓器作為一種新型成套變電裝置，在風(fēng)電場(chǎng)廣泛應(yīng)用，箱變高壓室與風(fēng)電場(chǎng)集電線路主干線之間的電力傳輸一般都采用高壓電纜，場(chǎng)區(qū)集電線路的電力傳輸方式有地埋高壓電纜，也有高壓電纜與架空線混合連接方式，這些高壓電纜在運(yùn)行中常出現(xiàn)故障，給風(fēng)電場(chǎng)安全生產(chǎn)造成隱患，文章結(jié)合在風(fēng)電場(chǎng)處理電纜故障的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)兩個(gè)典型故障實(shí)例具體分析發(fā)生故障的原因，并提出預(yù)防此類電纜故障的相關(guān)措施，為防止風(fēng)電場(chǎng)高壓電纜的相似故障提供參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng)；高壓電纜故障；相關(guān)措施

中圖分類號(hào)：TM614 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）01-0152-02

Abstract： Box transformer， as a new complete set of substation equipment， is widely used in wind farms. High voltage cables are generally used for power transmission between the box transformer high voltage chamber and the main line of the wind farm collecting line. The electric power transmission modes of collector lines in the field area include buried high voltage cables and hybrid connection mode of high voltage cables and overhead lines. These high voltage cables often fail in operation， causing hidden danger to the safe production of wind farms. Based on the practical experience of dealing with cable faults in wind farms and two typical examples， this paper analyzes the causes of cable failures and puts forward relevant measures to prevent such cable faults. The results can be used as reference to prevent similar faults of wind farm high voltage cables.

Keywords： wind farm； high voltage cable fault； relevant measures

1 概述

箱式變壓器和場(chǎng)區(qū)高壓電纜是風(fēng)電場(chǎng)電力傳輸系統(tǒng)的橋梁部分，箱變和高壓電纜的穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)系到風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)電氣設(shè)備的安全與穩(wěn)定。風(fēng)電場(chǎng)集電線路采用10kV和35kV電壓等級(jí)，有的風(fēng)電場(chǎng)全部采用電纜地埋方式，也有的箱變與輸電主干線之間選用電纜方式，輸電主干線采用架空線方式。風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)高壓電纜主要故障有：中間接頭單相接地、相間短路并接地、三相短路接地；電纜終端接頭單相接地、相間短路等故障。目前風(fēng)電場(chǎng)地埋電纜出現(xiàn)故障較多的是單相接地故障。風(fēng)電場(chǎng)高壓電纜頭由于設(shè)計(jì)、施工工藝、設(shè)備質(zhì)量、所處地理環(huán)境等多方面原因，導(dǎo)致高壓電纜故障，故障出現(xiàn)后，造成風(fēng)電機(jī)組緊急故障停機(jī)，或直接作用于升壓站發(fā)電線路開關(guān)跳閘，造成整條發(fā)電線路停運(yùn)，嚴(yán)重時(shí)，影響整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)停運(yùn)，更嚴(yán)重時(shí)，影響周圍多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)停運(yùn)。對(duì)風(fēng)電機(jī)組和電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定造成影響。

2 現(xiàn)場(chǎng)典型故障原因分析及技改措施

2.1 箱變35kV高壓室電纜典型故障情況

吉林洮北風(fēng)電場(chǎng)2015年8月20日15時(shí)26分44秒三期監(jiān)控系統(tǒng)報(bào)接地變壓器中點(diǎn)電流越限故障，30秒后35kV發(fā)電三線3503開關(guān)跳閘，根據(jù)繼電保護(hù)動(dòng)作、現(xiàn)場(chǎng)情況查看，繼電保護(hù)過流I段動(dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)電三線7號(hào)箱變高壓室內(nèi)電纜終端頭絕緣擊穿接地、B相避雷器擊穿接地。避雷器和電纜終端頭故障（如圖1）。

2.1.1 故障原因

箱變高壓室電纜和避雷器故障發(fā)生時(shí)，天氣正在下雨。陰雨潮濕天氣時(shí)在相鄰的風(fēng)電場(chǎng)也多次出現(xiàn)相似故障。在修復(fù)電纜終端頭故障過程中，發(fā)現(xiàn)電纜頭絕緣層有水珠，當(dāng)時(shí)箱變高壓室密封完好沒有漏水跡象，將電纜終端頭絕緣層撥開后，發(fā)現(xiàn)電纜絕緣層往出滲水，對(duì)整個(gè)裸露電纜外皮進(jìn)行了檢查，電纜皮沒有破損，又對(duì)電纜與架空主干線連接的電纜終端頭進(jìn)行檢查，電纜終端頭絕緣層外觀完好，在電纜接線端子處發(fā)現(xiàn)密封管有縫隙，密封膠老化開裂，B相接線端子處密封膠開裂最為嚴(yán)重，而且有滲水跡象。對(duì)相關(guān)線路連接的電纜終端頭進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)箱變高壓室電纜頭滲水者，電纜與架空主干線連接的電纜終端頭接線端子處密封管的密封膠必然老化開裂。確定箱變高壓室電纜絕緣層內(nèi)的雨水，是從架空主干線連接的電纜終端頭側(cè)的接線端子處滲進(jìn)來的源頭，雨水從架空側(cè)電纜頭順著電纜絕緣層滲進(jìn)箱變高壓室電纜頭，造成箱變高壓室電纜和避雷器絕緣擊穿故障，其典型故障點(diǎn)是架空線側(cè)電纜頭滲水卻沒出現(xiàn)故障，而雨水卻可以通過高壓電纜絕緣層流到箱變側(cè)，造成箱變高壓室電纜終端頭絕緣擊穿。

2.1.2 技改措施（洮北風(fēng)電場(chǎng)處理措施）

由于設(shè)計(jì)、施工工藝原因，對(duì)于目前已投入運(yùn)行的線路，因電纜長(zhǎng)度限制，采用密封膠加冷縮密封管（或熱縮管）將架空主干線連接的電纜終端頭側(cè)的接線端子處進(jìn)行密封處理，每年雨季來臨之前檢查電纜端子和電纜附件處密封絕緣老化情況，及時(shí)進(jìn)行檢修。為安全起見，還可以在接線端子處再增加一個(gè)防雨傘裙，對(duì)防止雨水滲入電纜絕緣層會(huì)更加有效。（處理故障點(diǎn)如圖2）。對(duì)于新建設(shè)的風(fēng)電場(chǎng)電纜與主干架空線之間的連接處，可將電纜分支接線處于連接端子上部的接線，即電纜分支套高于電纜接線端子的接線方式，雖然多用一米電纜，但可以防止雨水順電纜絕緣護(hù)層流到箱變高壓室造成絕緣破壞故障，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際接線方式，改變戶外電纜頭防雨傘裙的安裝位置和方向，有效防止電纜接線端子處密封處老化造成雨水滲進(jìn)電纜絕緣層內(nèi)，造成箱變高壓室電纜故障。洮北風(fēng)電場(chǎng)對(duì)架空線側(cè)電纜頭接線端子處采用密封膠和防雨傘裙兩種方式進(jìn)行了技術(shù)處理，并就此問題積累經(jīng)驗(yàn)，每年雨季來臨之前，對(duì)電纜做一次全面的檢查。自此，消除了箱變高壓室電纜終端頭因雨水滲入引起的相關(guān)問題。

2.2 地埋高壓電纜典型故障情況

風(fēng)電場(chǎng)場(chǎng)區(qū)地埋電纜故障主要有：耕地挖溝時(shí)的機(jī)械損傷、[1]電纜直埋深度不夠、電纜在放線過程中絕緣層損傷。其中故障率最多的是地埋電纜中間接頭故障，地埋電纜中間接頭與電纜本體相比，接頭處是薄弱環(huán)節(jié)，其故障率約占電纜線路故障80%以上。電纜中間接頭材料缺陷或制作工藝上的缺陷、絕緣老化變質(zhì)、連接點(diǎn)的壓接管接觸面電阻大而發(fā)熱、雨水浸泡造成電纜中間接頭或電纜絕緣護(hù)層受傷處絕緣受潮、電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)、造成電纜中間接頭絕緣薄弱處絕緣擊穿等原因，形成斷相、對(duì)地?fù)舸┓烹姟⑾嚅g短路等故障。故障發(fā)生時(shí)發(fā)電線路開關(guān)跳閘引起電壓波動(dòng)，有的造成相鄰發(fā)電線路或整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)開關(guān)跳閘。對(duì)風(fēng)電機(jī)組和電網(wǎng)造成一定的影響。

2.2.1 故障原因

風(fēng)電場(chǎng)地埋電纜故障后，故障點(diǎn)查找困難，修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)。按照地埋電纜故障出現(xiàn)的部位，通?？蓪⒐收项愋痛笾路譃閿嗑€故障、單相接地、相間短路故障。這里著重說明洮北風(fēng)電場(chǎng)地埋電纜中間接頭多次出現(xiàn)接地和短路的典型故障，（故障如圖3、4），主要原因在制作電纜中間接頭時(shí)，在幾個(gè)過馬路的接頭處在中間接頭外套了一個(gè)塑料套管，另有部分電纜中間接頭，采用外套熱縮護(hù)套方式，作為抗外力損傷和防水保護(hù)，但是每次故障出現(xiàn)時(shí)，都是套塑料管和外熱縮電纜護(hù)套的電纜出現(xiàn)故障。沒有采取類似措施地埋電纜中間接頭卻沒有相關(guān)問題。挖開故障電纜時(shí)發(fā)現(xiàn)塑料管和熱縮電纜護(hù)套內(nèi)有積水，電纜中間接頭在塑料管和熱縮套內(nèi)就會(huì)浸泡在水里。

2.2.2 技改措施

根據(jù)地埋電纜中間接頭因外保護(hù)熱縮護(hù)套和塑料管內(nèi)存在積水的問題，在修理地埋電纜中間接頭時(shí)，取消了硬塑料保護(hù)管和熱縮電纜外護(hù)套，改為瀝青防水。自此消除了此類典型故障。

3 結(jié)束語

風(fēng)電場(chǎng)箱變高壓室電纜和場(chǎng)區(qū)地埋電纜，是風(fēng)電場(chǎng)電纜故障率最高的部位，在實(shí)際工作中，必須選用良好的電纜附件，采用合理的施工工藝，做好電纜接頭的安裝工作，確保電纜接頭的安全性，保證風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備的供電可靠性，為風(fēng)電機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。提升風(fēng)電場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟祥澤，孟慶義.電力建設(shè)工程質(zhì)量問題通病防治手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004：275.