110kv電纜終端絕緣油老化引起的故障分析

1、技術與應用2015年第1期75110kV電纜終端絕緣油老化引起的故障分析李學斌李會吉（山東晉煤明水化工集團有限公司，濟南250200）摘要本文對絕緣油老化引起的一起高壓電纜終端故障進行了深入的分析，結合可能造成終端內(nèi)絕緣油老化的原因，提出了相應的解決辦法和一些建議，為高壓電纜終端在電力系統(tǒng)中安全、穩(wěn)定運行提供依據(jù)。關鍵詞：高壓電纜終端；絕緣油；老化；故障FaultAnalysisof110VCableTerminationCausedb

2、yAgingofElectricInsulatingOilLiXuebinLiHuiji(ShongJinmeiMingshuiChemicalGroupCo.LtdJi’nan250200)AbstractThispaperanalyzedthefaultofthehighvoltagecableterminationcausedbyagingoftheelectricinsulatingoildeeply.Thecrespondin

3、gsolutionsomeadvicewasputfwardcombinedwiththepossiblereasonfensuringthehighvoltagecableterminationrunningsecurelysteadilyinpowersystem.Keywds：highvoltagecableterminationelectricinsulatingoilagingfault隨著我國城市電網(wǎng)的不斷改造，高壓電纜終端

4、已廣泛應用于輸電線路上。據(jù)調(diào)查，國內(nèi)所用電纜終端大部分都需要在套管與應力錐之間充以聚丁烯、聚異丁烯或者硅油之類的絕緣油[1]?？梢婋娎|終端內(nèi)絕緣油的性能好壞直接關系著電纜線路的安全運行。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)：對于絕緣油的研究中，國內(nèi)學者主要關注應用在變壓器等電力設備的各種特性，而應用于電纜終端的絕緣油研究較少[25]。本文主要對運行在110kV電纜終端內(nèi)的硅油老化狀況進行研究，指出引起電纜系統(tǒng)故障的問題所在，以及今后解決的辦法和途徑，為今后

5、中國高壓電纜系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行提供參考依據(jù)。其中，由于硅油具有卓越的耐熱性、電絕緣性和較高的抗壓縮性更是廣泛被各大生產(chǎn)廠家所親睞。1事故現(xiàn)場2011年8月，某企業(yè)110kV電纜系統(tǒng)發(fā)生故障，此系統(tǒng)在線運行12年。故障相電纜終端為瓷套電纜終端，其應力錐已炸裂。內(nèi)部的填充絕緣油為硅油。圖1給出了事故現(xiàn)場的電纜狀況。從圖1中可以看到：故障電纜絕緣層外側在浸泡絕緣油情況下出現(xiàn)大量水樹，而在未浸泡絕緣油的情況下未出現(xiàn)水樹。（a）電纜故障點（b）

6、終端內(nèi)電纜的狀況圖1事故現(xiàn)場電纜狀況2測試結果與討論表1試樣說明序號試樣說明1#密封放置的硅油2#故障機組的硅油，此硅油已經(jīng)在線運行12年2.1材料的介電常數(shù)、介質損耗圖2和圖3試樣的介電常數(shù)和損耗角正切值與甘肅省電力公司重點科技項目（2013101003）小一號黑體，占三行，上下各空小一號黑體，占三行，上下各空0.5行，數(shù)字和英文加粗行，數(shù)字和英文加粗四號楷體四號楷體10磅仿宋體磅仿宋體10磅仿宋體，行距磅仿宋體，行距15磅，字間距加

7、寬磅，字間距加寬0.2磅，通欄排，左右各空磅，通欄排，左右各空2個字個字10磅黑體磅黑體四號四號TimesNewRoman加粗加粗10磅TimesNewRoman斜體斜體10磅TimesNewRoman10磅TimesNewRoman10磅TimesNewRoman加粗加粗正文正文10磅宋體，行距磅宋體，行距15磅，磅，字間距加寬字間距加寬0.2磅兩欄排，中間空兩欄排，中間空2字小四號黑體，上下各空小四號黑體，上下各空0.5行，行，頂格

8、排頂格排六號宋體六號宋體10磅黑體，頂格排磅黑體，頂格排表文六號宋體表文六號宋體表頭小五號表頭小五號黑體，居中黑體，居中排圖文小五號黑圖文小五號黑體，居中排體，居中排技術與應用2015年第1期77134.9145.8對2種試樣的微水含量試驗結果進行比較可以得到：2#試樣中的微水含量是1#試樣的3.4倍。根據(jù)文獻描述，絕緣油中的水分增多，不止是極性分子增多，導致介電性能下降，它還能催化絕緣油加速老化。3絕緣油受潮的原因分析3.1安裝工藝的

9、影響電纜終端的安裝工藝不當可能會引起絕緣油受潮。如一些電纜附件公司在安裝附件時沒有對附件抽真空，因此在濕度較高的安裝環(huán)境下，水分可能凝結在終端套管內(nèi)壁并進入絕緣油中，使得絕緣油受潮。（1）3outp12PCAV??式中，Pout為風機所捕獲的風能功率，Cp為風力發(fā)電機的功率系數(shù)，為風力發(fā)電機組葉片所掃過的A面積，為空氣密度，為風速。?V由上述公式所知，在一定風速的情況下，要改變所獲取風能的輸出功率，只有改變風力發(fā)電機的功率系數(shù)，見式（2

10、）；也就是改變?nèi)~片角度和葉尖速比，見式（3）。（2）??pCF???（3）RV???式中，為葉尖速比，為風力發(fā)電低速軸機械角??速度，為葉片槳距角度，為葉片旋轉時所成外?R圓的半徑。電纜終端密封不良也會造成電纜終端內(nèi)的絕緣油受潮。電纜終端的密封主要分兩部分：即密封圈和防水帶材。金屬零件之間的密封主要靠密封圈，其成份主要是各種橡膠（如丁基橡膠、乙丙橡膠和丁氰橡膠等），密封圈的密封效果主要體現(xiàn)在材料的彈性，有些密封圈的材料在未老化前的彈性較

11、為優(yōu)越，運行一段時間后就會老化，而老化后的彈性會迅速降低，這就會使金屬零部件之間的密封性能變差。電纜終端的出線桿的密封處理是密封圈進行密封的，當出線桿不是直著通過密封部位時，由于密封圈受力的不均勻性，會造成局部的密封不嚴現(xiàn)象，特別是電纜運行中的呼吸作用增大了該處進潮的可能性。潮氣的進入特別容易在油和瓷件以及油和電纜絕緣間的界面中聚集，形成通道。這一點可以在圖1所示的現(xiàn)場事故照片中清楚地表現(xiàn)出來，圖1中電纜絕緣表面的水樹正是由于潮氣聚集在

12、此，在高電場的作用下，通過12年的運行積累，最終形成大量的從絕緣表面向內(nèi)發(fā)展的水樹，目前水樹的平均長度已達到1.5mm的長度。4結論近幾年，110kV高壓電纜系統(tǒng)的實際安裝與運行過程中，由于絕緣油絕緣性能降低引起的高壓電纜終端異常發(fā)熱甚至擊穿爆炸等事故屢屢發(fā)生，盡管電纜終端內(nèi)絕緣油一般都具有良好的化學穩(wěn)定性、電緣性和耐候性，粘度范圍廣，凝固點低，疏水性能好等優(yōu)點，但隨著中國電力行業(yè)的不斷發(fā)展，高壓電纜終端的電壓等級不斷提高，目前國內(nèi)各個

13、廠家生產(chǎn)的絕緣油性能是否能滿足新環(huán)境的要求，這一點有待于進一步研究；同時，在電纜終端長期運行時，其安裝工藝質量對運行的影響進一步顯現(xiàn)出來。因此，應該對電纜終端內(nèi)絕緣油的絕緣狀況進行密切關注，增加相關現(xiàn)場非破壞性測量手段，及時發(fā)現(xiàn)問題，才能保證設備的運行安全。也只有生產(chǎn)單位、施工單位及使用單位共同關注，才能徹底解決因絕緣油造成的運行事故。參考文獻[1]王偉.交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜技術基礎[M].3版.北京:西北工業(yè)大學2011.[2]曹小

14、虎曹小龍梁曉炎.電力設備絕緣油的檢驗[J].機械研究與應用20092(3):114116.[3]李華春周作春.110kV及以上高壓交聯(lián)電纜系統(tǒng)故障分析[C].第八次電力電纜運行經(jīng)驗交流會2008:459470.[4]伍小娟袁強等.電纜終端異常發(fā)熱原因分析[J].廣東電力200720(9):4042.[5]鄧顯波.高壓電纜終端絕緣油老化分析[C].全國輸變電設備狀態(tài)檢修技術交流研討會2010:572577.作者簡介李學斌（1969），男，