(广东电网有限责任公司阳江供电局 广东阳江市 529500)
摘要 本文以一起110kV主变中压侧电缆头故障引起的主变差动保护跳闸为例。详细阐述了设备检查、试验情况，进行了保护和备自投动作的正确性分析。阐述了跳闸原因，分析了电缆头烧毁机理，提出了防范措施。
关键词：主变差动保护 备自投 35千伏电缆头 局部放电
前言 2014年5月19日16点47分33秒，110kV某变电站#2主变比率差动动作，跳开变低502开关、变高1102开关和变中302开关。10kV分段备投动作，合上分段512开关。35kV主变备投动作，合上了#1变中301开关，没有造成负荷损失。
1 事件发生与排查处理
1.1 事件前运行方式
事件前， 110kV单母带旁路运行，#1、#2主变运行，35kV单母运行，#1变中301开关热备用，35kV主变备投投入。10kVⅠ母、Ⅱ母分列运行。10kV 分段512开关热备用，10kV分段备投投入，事故前运行方式见图1所示。
图1 事件前运行方式
1.2 事件后运行方式
事件后， 110kV单母带旁路运行，#1主变及三侧开关运行，#2主变三侧开关跳闸，35kV单母运行，#1变中301开关运行。10kVⅠ母、Ⅱ母并列运行。10kV 分段512开关运行，事件后运行方式见图2所示。当天天气：雷雨。
图2 事件后运行方式
1.3事件后设备检查、试验
经现场检查发现110kV #2主变35kV出线电缆靠3024刀闸侧电缆终端头烧坏（如图3所示），造成单相接地故障，35kV备自投动作合上301开关，10kV备自投动作，合上512开关，无造成负荷损失。
图3现场检查电缆头图
电气试验数据分别见表1、表2。
表1 #2主变跳闸后绝缘电阻（MΩ）
吸收比大于1.3，满足规程要求，结论为合格。
表2 #2主变跳闸后绝缘电阻（MΩ）
相间偏差不大于2%，符合规程规定，结论为合格。
1.4 保护及备自投动作分析与结果
差动保护及备自投动作过程如表3所示：
表3 #2主变差动保护及备自投动作情况表
差动保护动作跳开#2主变三侧开关后，10kV #2M母线失压。10kV电压的波形（如图4所示），电压在16时47分33秒失压。16时47分33秒382毫秒10kV分段备投空跳502开关（因定值投加速备自投当备自投起动后，若502主动跳开，时则不经延时空跳502开关）， 16时47分34秒345毫秒合上10kV分段512开关，10kV分段备投的合闸时限定值为0.9秒，10kV备自投正确动作。
35kV电压的波形（如图5所示），在跳开变中302开关后， 35kV母线仍存在电压，至 16时48分31秒35kV母线失压。16时48分31秒235毫秒35kV主变备投空跳302开关（因定值投加速备自投当备自投起动后，若302主动跳开，时则不经延时空跳302开关），16时48分32秒092毫秒35kV主变备投合闸出口动作，16时48分32秒368毫秒合上#1变中301开关，35kV主变备投的合闸时限定值为0.9秒， 35kV主变备自投正确动作。
图4 10kV备投电压曲线
图5 35kV备投电压曲线
1.5 故障隔离与恢复送电
当时，电缆终端头备品与该故障电缆头不对应，无法及时更换，为了确保#2主变尽快恢复供电，决定由检修人员将#2主变35kV出线套管处电缆头解开，隔离故障点，恢复#2主变供电。2014年05月20日02时45分，将110kV #2主变由检修转运行，恢复#2主变运行。
2电缆头故障分析
综合前述分析，差动保护范围内的#2变中3024刀闸靠主变侧电缆B相电缆头绝缘发生了击穿并烧毁是引起主变差动保护动作的原因。
图6 电缆头现场检查图
2.1主要原因分析
电缆头解体发现，应力锥与半导体搭接尺寸不满足安装要求，外半导层断口与应力锥搭接位置误差过大，致使终端安装应力锥过盈（如图7所示），引发电场严重畸变，在工频电压下存在剧烈的局部放电现。导致电缆终端头发生绝缘击穿，引起单相接地，接地电流通过主变中性点引起差动保护跳闸。
图7 应力锥与半导体搭接解剖图
2.2 次要原因分析
1、对该电缆头解体，除了发现应力锥安装搭接过盈问题外，还发现以下安装工艺问题：
（1）外半导层断口没有倒角（如图8所示）。
图8外半导层断口图
（2）主绝缘表面存在多条纵向（长度约26cm）明显刀痕（如图9右框所示），主绝缘断口无填充物（如图9左框所示）。
图9 主绝缘表面存在多条纵向明显刀痕，主绝缘断口无填充物
综上所述，电缆头在制作过程中应力锥搭接过盈，误差过大，半导电屏蔽层末端出现台阶变化，在轴向不均匀电场作用下，场强集中、易畸变，任何杂质或尖端均容易形成局部放电。且剥离外半导电层时打磨不仔细[2]，切割力度过大在主绝缘层上形成划痕，加剧电场不均匀分布，引发电场畸变。
在极不均匀电场作用下，在雷雨恶劣的天气情况影响下，绝缘性能下降，绝缘介质被分解劣化，产生局部放电，形成放电通道，最终导致电缆附件的绝缘介质电击穿。
3预防措施
本次事件因电缆头损坏，导致主变停运，为避免重滔覆辙，从不同角度提出防范措施如下：
变电检修专业，合理安排停电计划，更换同批次，相同制作工艺的电缆头，避免同类电缆头再引发事件。
变电试验专业，周期性地开展35kV电缆头带电局放普查，分析异常数据，提供电缆头运行状态判断依据。
施工验收方面，选择有资格、安装工艺优良的施工人员。监理要旁站制作过程，把关键过程拍照存档，杜绝终端应力锥安装过盈。
变电运行专业，对电缆头位置开展周期性的红外测温，数据要横向对比，纵向分析，及早发现发热异常，汇报处理。
电缆头发热属于综合致热型，既有电压效应，又有电流效应，或者电磁效应引发的发热。因此应采用多种方法综合判断，下面提供了一种详细步骤。
首先，选定合适的角度和距离以及环境温度参照体（可选为距离电缆头0.5米的电缆处），使用区域测温，测得各电缆头处的温度和环境温度参照体的温度，进行初判断。
第二、改变测温人员的站定地点，使得A、B、C三相电缆头以及环境温度参照体处在测温仪区域测温的同一视场中，同样使用区域测温功能，查看是否有异常发热的亮区。
第三、若怀疑存在异常发热，则需要用相对温差法做进一步测量。分别测定电缆头三相的温度值（可选取区域最高温度，记为T1A、T1B、T1C），选定温度最低的一相记为T2,代入相对温差计算公式（如下）分别计算各相的相对温差。
，其中：τ1和T1——发热点的温升和温度；τ2和T2——正常相对应点的温升和温度；T0——环境温度参照体的温度。
最后，根据最热点温度、相对温差，查阅《带电设备红外诊断应用规范》（DL/T664-2008）缺陷诊断判据，判定是否存在异常发热。
一般而言，一座变电站内高压电缆头的数量不多，应建立红外照片档案以及温度值数据记录表，对同一相别、同一位置进行纵向对比，必要时绘制温度——时间曲线，温度——电流值曲线，分析变化趋势，判断是否存在发热以及发热程度。
参考文献：
[1]陈成伟等. 预制式电缆终端应力锥安装错位的影响分析[J].高压电器，2010，86
[2] 柏海峰, 陈 建. 35 kV电缆头故障分析及处理[J].四川电力技术，2011,73
论文作者:唐建东
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/26
标签：电缆论文; 动作论文; 所示论文; 测温论文; 应力论文; 合上论文; 温度论文; 《电力设备》2017年第28期论文;