110kv電纜終端絕緣油老化引起的故障分析

1、技術(shù)與應(yīng)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(xué)斌李會(huì)吉（山東晉煤明水化工集團(tuán)有限公司，濟(jì)南250200）摘要本文對(duì)絕緣油老化引起的一起高壓電纜終端故障進(jìn)行了深入的分析，結(jié)合可能造成終端內(nèi)絕緣油老化的原因，提出了相應(yīng)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(yùn)行提供依據(jù)。關(guān)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(guó)城市電網(wǎng)的不斷改造，高壓電纜終端

4、已廣泛應(yīng)用于輸電線路上。據(jù)調(diào)查，國(guó)內(nèi)所用電纜終端大部分都需要在套管與應(yīng)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(guān)系著電纜線路的安全運(yùn)行。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)：對(duì)于絕緣油的研究中，國(guó)內(nèi)學(xué)者主要關(guān)注應(yīng)用在變壓器等電力設(shè)備的各種特性，而應(yīng)用于電纜終端的絕緣油研究較少[25]。本文主要對(duì)運(yùn)行在110kV電纜終端內(nèi)的硅油老化狀況進(jìn)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(guó)高壓電纜系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)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(chǎng)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(yùn)行12年。故障相電纜終端為瓷套電纜終端，其應(yīng)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(chǎng)的電纜狀況。從圖1中可以看到：故障電纜絕緣層外側(cè)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(diǎn)（b）

6、終端內(nèi)電纜的狀況圖1事故現(xiàn)場(chǎng)電纜狀況2測(cè)試結(jié)果與討論表1試樣說明序號(hào)試樣說明1#密封放置的硅油2#故障機(jī)組的硅油，此硅油已經(jīng)在線運(yùn)行12年2.1材料的介電常數(shù)、介質(zhì)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(diǎn)科技項(xiàng)目（2013101003）小一號(hào)黑體，占三行，上下各空小一號(hào)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(hào)楷體四號(hào)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(gè)字個(gè)字10磅黑體磅黑體四號(hào)四號(hào)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(hào)黑體，上下各空小四號(hào)黑體，上下各空0.5行，行，頂格

8、排頂格排六號(hào)宋體六號(hào)宋體10磅黑體，頂格排磅黑體，頂格排表文六號(hào)宋體表文六號(hào)宋體表頭小五號(hào)表頭小五號(hào)黑體，居中黑體，居中排圖文小五號(hào)黑圖文小五號(hào)黑體，居中排體，居中排技術(shù)與應(yīng)用2015年第1期77134.9145.8對(duì)2種試樣的微水含量試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)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(xiàn)描述，絕緣油中的水分增多，不止是極性分子增多，導(dǎo)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(dāng)可能會(huì)引起絕緣油受潮。如一些電纜附件公司在安裝附件時(shí)沒有對(duì)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(jié)在終端套管內(nèi)壁并進(jìn)入絕緣油中，使得絕緣油受潮。（1）3outp12PCAV??式中，Pout為風(fēng)機(jī)所捕獲的風(fēng)能功率，Cp為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率系數(shù)，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組葉片所掃過的A面積，為空氣密度，為風(fēng)速。?V由上述公式所知，在一定風(fēng)速的情況下，要改變所獲取風(fēng)能的輸出功率，只有改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(fēng)力發(fā)電低速軸機(jī)械角??速度，為葉片槳距角度，為葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)所成外?R圓的半徑。電纜終端密封不良也會(huì)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(yùn)行一段時(shí)間后就會(huì)老化，而老化后的彈性會(huì)迅速降低，這就會(huì)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(jìn)行密封的，當(dāng)出線桿不是直著通過密封部位時(shí)，由于密封圈受力的不均勻性，會(huì)造成局部的密封不嚴(yán)現(xiàn)象，特別是電纜運(yùn)行中的呼吸作用增大了該處進(jìn)潮的可能性。潮氣的進(jìn)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(diǎn)可以在圖1所示的現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)的作用下，通過12年的運(yùn)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(zhǎng)度已達(dá)到1.5mm的長(zhǎng)度。4結(jié)論近幾年，110kV高壓電纜系統(tǒng)的實(shí)際安裝與運(yùn)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(xué)穩(wěn)定性、電緣性和耐候性，粘度范圍廣，凝固點(diǎn)低，疏水性能好等優(yōu)點(diǎn)，但隨著中國(guó)電力行業(yè)的不斷發(fā)展，高壓電纜終端的電壓等級(jí)不斷提高，目前國(guó)內(nèi)各個(gè)

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(diǎn)有待于進(jìn)一步研究；同時(shí)，在電纜終端長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，其安裝工藝質(zhì)量對(duì)運(yùn)行的影響進(jìn)一步顯現(xiàn)出來。因此，應(yīng)該對(duì)電纜終端內(nèi)絕緣油的絕緣狀況進(jìn)行密切關(guān)注，增加相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)非破壞性測(cè)量手段，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，才能保證設(shè)備的運(yùn)行安全。也只有生產(chǎn)單位、施工單位及使用單位共同關(guān)注，才能徹底解決因絕緣油造成的運(yùn)行事故。參考文獻(xiàn)[1]王偉.交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜技術(shù)基礎(chǔ)[M].3版.北京:西北工業(yè)大學(xué)2011.[2]曹小

14、虎曹小龍梁曉炎.電力設(shè)備絕緣油的檢驗(yàn)[J].機(jī)械研究與應(yīng)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)2008:459470.[4]伍小娟袁強(qiáng)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(guó)輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)交流研討會(huì)2010:572577.作者簡(jiǎn)介李學(xué)斌（1969），男，