220 kv电缆终端爆炸的事故分析处理及预防

Electric Power System Equipment运行与维护

Operation And Maintenance2020年第2期

2020 No.2

220 kV电缆终端爆炸的事故分析处理及预防

武传辉

（安徽省淮南矿业集团发电公司顾桥电厂，安徽淮南 232131）

［摘 要］高电压等级的电缆终端短路故障，时有发生，文章介绍了某电厂220 kV电缆终端打炮爆炸的事故情况原因分析及事故处理方法，并提出了预防性检修的措施，切实提高了设备运行和供电的可靠性。［关键词］电缆终端；超声波检测；特高频局部放电检测；状态性检修

［文章编号］1001–523X（2020）02–0081–02［中图分类号］TM75　　　［文献标志码］A　　　　　

Accident Analysis and Prevention of 220 kV Cable Terminal Explosion

Wu Chuan-hui

［Abstract］The short circuit fault of high voltage cable terminal often occurs. This paper introduces the explosion accident of

220 kV cable terminal in a power plant, the cause analysis and the method to deal with the accident, and puts forward the preventive maintenance measures to improve the reliability of equipment operation and power supply.

［Keywords］cable terminal; ultrasonic detection; UHF partial discharge detection; state maintenance1 事故概述

该厂220 kV配电装置采用户外全封闭式SF6GIS设备。220 kV系统采用双母线接线，两回进线间隔，两回出线间隔，一回母联间隔，一回母线设备间隔，一回起/备变间隔，所有间隔设备均为室内布置。2017年10月4日16：18，#2发电机组动作跳闸，#2机发变组保护A、B屏报“主变差动”保护、“复合电压闭锁过流”保护动作跳闸，现场检查发现#2主变出线至GIS进线间隔电缆终端发生短路爆炸，并伴有火灾发生。2 故障原因分析

事故发生后，立即组织人员对现场进行灭火、监控，对爆炸区域用警戒带进行防护。同时对事故原因进行排查，调取220 kV侧#2主变高压侧故障录波器采样曲线：B相电压突然降到0V，电流突然增大，并且开口三角形检测到了零序电压。对#2发变组故障录播器调取曲线情况，在主变中性点采样到零序电流。分析结果为：B相发生接地短路现象，现场检查结果也反馈为#2主变出线至GIS进线间隔B相电缆终端短路爆炸。

#2主变电缆终端发生打炮爆炸事故后，立即联系了电缆终端厂家、电缆生产厂家、GIS厂家以及电科院，及时将爆炸情况进行了沟通与通报，召开了现场事故分析会，并取样进行分析，与会各方对电缆头爆炸发生的各种可能原因进行了充分交流和探讨，故障电缆终端如图1所示。

倒角过渡平滑，无放电痕迹。下方金属护层断口被挤压变形，但未发现放电痕迹。GIS#2主变进线间隔B相桶壁烧损。

本次故障系GIS电缆终端击穿，在短路电流作用下，GIS气室内高温、高压，造成电缆终端炸裂，故障详细过程不再赘述。电缆终端击穿的可能原因分析如下：

（1）电缆终端已投入运行6年左右，根据运行经验，由电缆类产品质量引起故障的案列多发生在设备投运的前2~3年内，样品材质分析结果又未见严重缺陷，产品质量引发故障的可能性较小，但不排除个例的偶然性。

（2）电缆终端采用油套管，故障发生后，油被污染，无法进行检测，故障前也未见漏油现象。终端表面烧蚀痕迹集中在击穿孔周围，其他部位未见明显烧蚀爬电痕迹。若终端内存在绝缘油性能不足，长期运行过程中，终端表面多少会有离散的烧蚀痕迹，而非集中在一处。因此，绝缘油性能不足导致故障的可能性也较小。

（3）电缆终端绝缘屏蔽断口和金属护层断口等绝缘薄弱处未见放电痕迹，表明电缆终端应力锥和电缆剥切尺寸配合准确，电缆表面弹性压力足够，没有发生移位。故电缆附件选型合理，电缆安装牢固。

（4）击穿孔内导体大部分未被溶融，说明放电过程由导体向外的可能性较小，放电应在外部发生，向内发展，最终形成故障。根据运行经验，放电起始点最有可能发生在击穿孔电缆表面。分析认为，电缆终端制作安装过程中，可能在击穿孔电缆表面有损伤或应力锥套入电缆过程中内表面受损，在长期运行过程中，损伤处电场集中，电应力不均衡，电缆老化加速，绝缘性能下降，最终击穿，形成故障。

（5）送检样品中仅有电缆终端的本体，环氧套管和应力锥已被炸裂，因此分析重点围绕送检电缆终端部分的本体展开，不排除其他因素导致故障的可能性。3 事故处置

（1）GIS厂家人员到达现场后对开关进线间隔进行拆除，将内部所有导体取出，用酒精进行搽洗，并对B相电弧烧蚀的筒壁进行修复。

（2）为了防止其他两相受短路影响，造成二次事故，电缆终端厂家对三相电缆重新定做电缆头（电缆基建时预留的长度较长），并对电缆进行固定。结束后对间隔进行充六氟化硫气体，静置24h后做微水试验，数据显示合格。

（3）所有工作结束后联系电科院对电缆进行1.4倍耐压试

图1 故障电缆终端

由图1可见，故障电缆终端整体有轻微弯曲，终端顶部接头密封完好，热缩套外观无放电烧蚀痕迹，终端绝缘段从上至下无纵向爬电痕迹。电缆终端外部绝缘层去除后，在电缆上能明显看到击穿点中间有一击穿孔，直径约3cm左右，孔内导体有轻度熔融，孔周围部分绝缘段表面被烫伤突起，其他表面完好部分，光滑，无棱角触感。绝缘屏蔽层断口外观良好，

2020.2 电力系统装备丨81

2020年第2期

2020 No.2

运行与维护

Operation And Maintenance电力系统装备

Electric Power System Equipment验，三相分别试验，每相进行时间为1h，试验结果均合格。关于220 kV聚乙烯绝缘电缆主绝缘例行耐压试验的说明：按《DL/T596-2005电力设备预防性试验规程》规定，橡塑绝缘电力电缆只在新作终端或接头后，主绝缘才做直流耐压试验；是诊断开关柜、GIS等电力设备健康状态的重要手段。因此应按照《输变电设备状态检修试验规程》和《电力设备预防性试验规程》的要求，定期开展红外测温、特高频（高频）局放、按地环流等带电检测工作，及时发现缺陷，避免事故发生。11《DL/T1253-2013电力电缆线路运行规程》明确了电缆线路交接试验及已运行的电缆线路维修后的交接试验，应做交流耐压试验，但应考虑电缆线路的运行时间、环境条件、击穿历史和试验目的，确定较低的试验电压和（或）较短的试验时间进行试验，此规程未涉及例行耐压试验，但要求根据电缆线路状态评价和状态检修工作的需求，开展电缆线路的状态检测与试验工作，逐步由状态检测与试验代替预防性试验；《GB/T18890.1-2015额定电压220 kV（Um=252 kV）交联聚乙烯绝缘电力电缆及其附件第1部分：试验方法和要求》，此规程在安装后的电气试验一节中明确了绝缘交流电压试验，对已运行的电缆线路，可采用较低电压和（或）较短时间进行试验；《DL/T393-2010输变电设备状态检修试验规程》明确了电缆主绝缘交流耐压例行试验，220 kV及以上：3年，电压为1.36U0，时间为5min，可见试验电压低且时间非常短。考虑到该厂运行6年多、电缆终端为室内布置，环境条件较好，为了防止事故的再次发生，经协商确定试验电压为1.40倍的U0和1h时间。（4）电科院对变压器（连同套管）变压器油、进线避雷器等进行检测，经测试，变压器的技术参数、变压油参数以及避雷器的技术参数等均符合相关规定。

经过上述处理和试验后，#2机组于10月13日恢复运行，确保了现场生产的稳定。4 预防措施

根据上述分析，为了预防电缆终端损坏事故，应做好如下反事故措施：

电缆附件制作安装过程中，做好监督和验收工作。附件制作时，做好旁站监督工作，按照附件制作安装说明书要求，每完成一个步骤逐步进行比对和验收，确保每步满足工艺要求。运行过程中，做好检修和带电检测工作。近年来，随着城市电网规模的不断扩大，新设备和新技术的不断应用，配网设备质量不断提升，而且由于供电可靠性要求日益提高，传统的定期检修模式已无法满足社会发展的需求，弊端日渐体现。状态检修是根据设备运行状态，采用危险点预控、设备状态评价、带电作业等管理和技术手段，使配电网设备停电次数、时间和人员配置大幅度降低，使检修更具有针对性、有效性，提高检修的效率，确保设备的安全、可靠、经济运行。因此，状态检修是配电网设备检修模式变革的必然趋势。状态检修可以减少不必要的检修工作，节约工时和费用，使检修工作更加科学化。由高压绝缘故障引起高压系统故障是主要的设备故障类型，根据IEEE统计90%的高压电气设备电气故障是由绝缘劣化引起的。局部放电是指绝缘结构中由于电场分布不均匀、局部场强过高而导致的绝缘介质中局部范围内的放电或击穿现象，是造成绝缘劣化的主要原因，也是劣化的重要征兆和表现形式，与绝缘材料的劣化和击穿密切相关。因此，对局部放电的有效检测对电力设备的安全稳定运行具有重要意义。局部放电测量还有助于发现以SF6气体作为绝缘介质的气体绝缘金属封闭开关设备内部的多种绝缘缺陷，

82丨电力系统装备 2020.2

月21日该厂委托第三方检测机构对GIS设备进行了带电检测，结果均正常，如图2、图3所示：

三、检测数据

序号

检测位置

负荷电流（A）

图谱文件

＃2主变47021

间隔70230接/

地隔离开关

2

＃2主变4702

断路器

/

＃2主变47023

间隔70220接/

地隔离开关

特征分析以上特高频检测数据不存在明显放电特征图谱，均为干扰信号

仪器型号GIS特高频巡检定位仪

检测结论顾桥电厂220 kV GIS设备局放特高频检测正常，无明显放电信号

备注

异常时记录负荷电流

图2 特高频局部放电检测报告

三、检测数据

背景有效值：0.13/0.13/0.13；峰值0.56/0.56/0.56；噪声50Hz相关性：0/0/0；100Hz相关性：0/0/0

序号

检测位置

检测数值(mV)

图谱负荷电备注（可

文件流（A）结论

见光照片）

＃2主变有效值：0.18/0.20/0.20；

1

4702间隔峰值0.70/0.60/0.9070230接地50Hz相关性：0/0/0；//正常/

隔离开关100Hz相关性：0/0/0有效值：0.22/0.13/0.18；2＃2主变峰值0.91/0.56/0.854702断路器50Hz相关性：0/0/0；

//正常/

100Hz相关性：0/0/0＃2主变有效值：0.17/0.15/0.18；

34702间隔峰值0.84/0.65/0.8570220接地50Hz相关性：0/0/0；//正常/

隔离开关100Hz相关性：0/0/0

图3 超声波局部放电检测报告

参考文献

[1] 国家能源局编.气体绝缘金属封闭开关设备局部放电特高频检测技术规范.北京：中国电力出版社，2017.