摘要：我国幅员辽阔，风力资源较为丰富，随着国内风电场的增多，场内集电电缆中间接头故障频发，电缆中间接头故障给风电场甚至电网的安全稳定运行带来了很大威胁。本文以广东粤电湛江徐闻洋前风电场35kV集电电缆中间接头故障为例，分析了损坏原因，为今后风电场电缆线路的施工、运行和故障分析提供了参考。
关键词：风电场；35kV电缆；中间接头；电缆故障分析
1、引言
风电场多为气候复杂多变、风沙大，高寒，高腐蚀，早晚温差大，冬夏季节冻土层冻融变化复杂地区，且负荷不稳定甚至时刻变化，风电场在线运行的电缆线路由于本身质量不佳的内因及敷设安装不符合要求、存在施工缺陷，还有运行中环境恶劣，常出现过负载运行，运行中巡视检查不及时，维护保养及检修不当等诸多外因将导致电缆运行中出现故障。在线运行的电缆线路中的电缆、终端头及连接盒等在运行或在作预防性试验中可能出现各类故障。故障类别主要有接地故障、短线故障、闪络性故障、电缆短路故障。
2、电缆故障
洋前风电场装设33台单机容量为1.5MW的风力发电机组，每11台风机串联做为一回风机集电电缆线路，2014年12月18日 洋前风电场风机进线三（#23-#33风机）3505开关跳闸，监控界面所报故障为：“风机进线三（3505）零序过流一段保护动作”，通过对相关记录数据的分析可以发现：“风机进线三”3505开关跳闸的原因可能是“风机进线三”b相短路接地造成，经过排查故障点为洋前风电场第五号电缆井处（如图1所示）。该电缆井处电缆型号为YJV22-35-3×95，中间接头35kV-3×95mm2冷缩中间接头，电缆运行时间约5年。
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图1 故障中间接头
3、故障分析
3.1 接头解剖情况：
3.1.1接头主体整体情况：
从解剖的照片（如图2所示）来看，在接头中间位置发生故障，接头绕包的铜网、接地线及铜屏蔽带层烧断，三相接头主体存在错位安装的现象，电缆护套剥切尺寸不符合工艺要求。
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图2接头解剖图
3.1.2 A相主体解剖情况
对A相接头主体进行绝缘电阻测量，电阻约为14.3MΩ，绝缘电阻严重低下，解剖后（如图3所示）发现，接头主体内部爬穿，测量电缆外半导电层断口的尺寸约为480mm，与接头主体应力锥搭接不到10mm，尺寸不符合安装工艺要求。对A相进行清洗，再仔细检查电缆绝缘及接头内表面，发现有贯穿绝缘表面的刀痕，并沿刀痕方向有明显放电现象，整个放电过程清晰，两者之间放电通道互相吻合。另外，电缆绝缘外半导电层断口也处理粗糙，未与电缆绝缘表面斜坡过度处理。
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图 3 A相主体解剖情况
3.1.3 B相主体解剖情况：
对B相接头主体进行了绝缘电阻测量，电阻约为1.2MΩ，几乎处于短路状态，解剖后（如图4所示）发现:接头主体与电缆绝缘界面爬电，烧毁严重。由于一端电缆绝缘大面积烧毁严重，整个放电过程不能清晰可见；但另一端发现有贯穿绝缘表面的刀痕，并沿刀痕方向有明显的放电现象，整个放电过程清晰，两者之间放电通道相互吻合，与A相极为类似，但比A相更为严重。另外，电缆绝缘外半导电层断口发生外翻。
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图4 B相主体解剖情况
3.1.4 C相主体解剖情况
解剖C相接头主体（如图5所示）后，电缆绝缘表面及接头内表面暂时未发现可见的放电痕但电缆绝缘表面有轻微刀痕，未进行光滑打磨处理，达不到工艺规定及电缆附件长期运行的要求。
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图5 C相主体解剖情况
3.2故障原因分析
从解剖照片可知，除C相接头主体暂时未发现故障外，A、B两相电缆绝缘及接头主体内表面爬电烧毁严重，测量故障相位的绝缘电阻值极为低下，几乎为短路状态，电缆及接头主体绝缘并未发生径向击穿故障。因此，可以推断该故障是由电缆绝缘表面电气性能低下，沿面爬电导致。
一般而言，引起接头主体沿面爬电主要由以下几个原因造成：第一、电缆绝缘表面及半导电层断口处理不当（如有刀痕、打磨粗糙、断口凹凸不平等），使接头主体与电缆绝缘表面之间存在气隙；第二、电缆绝缘界面进水受潮，污渍污染，直接引发绝缘电阻值等电器性能迅速下降；第三、接头主体与电缆不匹配，过盈太小，界面压力不符合要求。
根据对本次故障接头的实际解剖情况分析，故障主要由第一点原因造成，理由如下：
a)本次故障接头配套电缆为YJV22-35-3×95其绝缘外径为φ34.6mm，本次配套的接头主体内径规格为φ28mm，产品配套符合设计及运行要求，可排除因界面压力过小导致接头故障的可能。
b)从A、B两相接头主体的解剖情况来看，发现电缆绝缘表面及外半导电层断口均存在处理不合理的现象。如：解剖过程中发现的电缆外半导电层断口外翻，与应力锥搭接不良；A、B相电缆绝缘表面有多条贯穿整个界面的刀痕，这些缺陷将导致电缆外半导电层断口及接头内部产生沿面的气隙放电，长期在高电场的作用下，导致了接头主体发生沿面爬电故障，从电缆绝缘表面沿刀痕方向明显的放电痕迹及整个绝缘界面发生的放电过程就能得到证明。
c)在解剖过程中，肉眼未发现电缆绝缘界面有明显的进水受潮，污渍污染等情况，基本可以排除这种故障的可能性。
d)在解剖过程中，发现多处电缆处理没有达到工艺要求，如电缆外半导电层断口剥切尺寸过长，与应力锥搭接尺寸不足10mm，不符合产品安装关键工艺步骤要求；电缆接头主体存在错位安装的情况，会使得电缆外护套的剥切尺寸过长，受原有产品配套材料的限制，导致产品安装时达不到工艺规定要求（如绕包防水带层数不够等），这些因素都会影响电缆中间接头的各项性能，给接头的长期运行带来一定的安全隐患。
4、结论
根据故障接头解剖情况，本次接头故障是由电缆绝缘表面处理不当（存在纵向刀痕等缺陷），导致接头主体内部绝缘界面性能下降，并最终导致接头内部出现沿面爬电故障，属于安装质量原因导致本次接头故障。
解决此类问题最好防微杜渐，注重细节，有高度的质量责任意识，要求施工人员严格按工艺要求进行安装，要不断提高安装技能水平，不要违规操作，在整个安装过程中，要重点检查电缆剥切尺寸、电缆绝缘的处理情况以及电缆绝缘清洁度、干燥度等是否满足产品工艺要求；另外，安装前要对电缆及安装环境进行检查（如电缆是否受潮、电缆绝缘是否到达要求等），确保符合GB50168国家标准要求后，才能进行安装。
参考文献：
[1]张庆达. 电力电缆技术手册. 北京：中国电力出版社，2006.
[2]李宗延. 电力电缆施工手册. 北京：中国电力出版社，2001.
论文作者:杨兴旺
论文发表刊物:《基层建设》2016年32期
论文发表时间:2017/1/17
标签：电缆论文; 故障论文; 主体论文; 断口论文; 刀痕论文; 表面论文; 情况论文; 《基层建设》2016年32期论文;