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摘要：对一起110kV电缆GIS终端故障进行分析，指出其应力锥存在的不足及危害，并提出防范措施。
关键词：110kV电缆GIS终端；耐压试验；异常分析处理
概述
近年来，随着电网的不断建设，高压电力电缆已经广泛应用于电网中。其中，由于电缆终端安装质量问题导致电缆故障情况时有发生，严重威胁电力系统安全可靠运行。
1 电缆及其试验情况
110kV某GIS变电站，110kV进线采用电缆，电缆从110kV架空线终端铁塔处引至变电站变第一组GIS进线终端气室，长度200米。
1.1绝缘电阻试验
在对电缆进线进行交流谐振耐压试验前，对110kV进线电缆进行了绝缘电阻测试，试验合格。
1.2 谐振耐压试验
由于变电站一侧进线电缆已经接入GIS电缆终端气室内，无法单独对110kV进线电缆进行耐压试验。因此将进线断路器调整至检修试验状态（拉开断路器及两侧隔离开关），同时将线路电压互感器、避雷器隔离开关拉开，从架空线路一侧电缆终端施加试验电压。因GIS设备部分母线在试验时加有试验电压，需在GIS室安排专人监护并密切监视GIS设备情况。由于电力电缆电容量相对较大，一般的耐压设备很难满足现场试验的要求，须使用谐振耐压设备。本次试验使用的设备为变频式串联谐振装置，进行相对地的耐压试验。其主要由变频电源、励磁变、谐振电抗器、电容分压器等组成。试验接线图见图1所示。
频率大约为40Hz，开始试验。
A相耐压试验，施加电压为128kV，谐振频率43赫兹，耐压时间15分钟，顺利通过
B相耐压试验，施加电压为128kV，谐振频率43赫兹，耐压时间15分钟，顺利通过
C相电缆进行试验，加压至83kV时，耐压装置保护动作，仪器跳闸。
为了进一步判断是否是耐压装置出现了故障，又对B相进行了一次耐压试验（128kV，一分钟），试验通过，验证耐压装置正常。
对C相电缆进行了绝缘电阻测量，绝缘电阻测量值和耐压前无变化。加大高压引线直径及对地的安全距离，对连接线尖端处进行处理后重新对C相加压，并严格监视电流及频率的变化。试验电压还没有达到83kV时，耐压装置显示试验回路电流比A、B二相大了许多。试验电压升到80kV时，耐压装置又跳闸了。
GIS室内试验监护人员同时反馈听到的异常情况，在C相电缆进行耐压试验时，GIS设备电缆进线气室内发出“啪啪”的放电声。
2 异常情况初步分析与判断
由于GIS设备为全封闭SF6气体绝缘设备，其内部电场分布均匀，耐压水平一般来说高于110kV电缆。在先前试验中，A、B两相电缆耐压试验均合格，排除了耐压装置本身问题。
当C相电缆耐压试验时，试验人员清晰听到进线电缆终端气室产生的放电声，初步判断C相进线电缆终端气室内存在问题。可能是盆式绝缘子绝缘缺陷或者电缆终端缺陷导致，根据试验情况把异常排查重点放在C相电缆终端上。
2.1解体检查
现场打开GIS设备进线电缆终端气室，对C相电缆终端进行解体检查，发现C相进线电缆应力锥处有明显放电痕迹，如图2所示。
图2：110kV 电缆GIS终端故障图 图3 110kV电缆GIS终端结构图
2.2异常原因分析
110kV电缆GIS终端结构图如图3所示。该电缆放电故障分析为在安装电缆终端时，应力锥表面绝缘硅脂填充不到位或毛刺、灰尘、杂质等未清理干净，使电缆应力锥与套管间存在绝缘缺陷。
电缆终端头的绝缘结构大都由几种绝缘介质组合而成，不同的绝缘介质其介电系数不同。介电系数小的介质由于对于电容量小，耐压时所承受的电场强度高，应力锥与套管之间填充不到位，存在气隙和毛刺，气隙中空气的介电系数小，则加在气隙上电场强度较高，使得气隙中空气先行游离而产生局部放电，导致绝缘老化，甚至引起绝缘击穿。
按照设计和安装要求，电缆应力锥与套管间应充满绝缘填充物，没有空隙和杂质，而在现场安装工艺执行不到位的情况下，空隙间存在气泡、杂质等是导致局部放电，绝缘老化的关键因素。
当绝缘体局部放电稳定存在，虽然它的能量很小，但对于绝缘主要有三方面的危害：
（1）局部放电的能量对绝缘体长期轰击造成绝缘损伤；
（2）长期放电将产生化学腐蚀性较强的物质，损害绝缘；
（3）放电会产生热量，当产生的热量超过设备的散热将会导致绝缘发热，造成热老化。明确了电缆故障的原因，现场重新制作该相电缆头，再进行耐压试验，顺利通过。
3防范措施
为保障电网安全，确保电缆安全运行，要避免类似异常和故障发生，应采取以下防范措施：
（1）提高电缆终端安装质量。加强电缆终端安装人员的技术水平，提升其质量意识，安排专业的施工队伍，要求其严格按照安装工艺施工。
（2）严格控制现场作业条件，确保避免施工现场温度、湿度、灰尘等不利因素影响。
（3）严格执行交接试验规程要求，进行交流耐压试验等试验项目，避免检测不到位导致设备“带病”投运。
（4）加大运行设备的监测力度。对电力电缆进行周期性红外测温，积极应用在线监测装置和局部放电检测技术，从而保证电缆安全可靠运行。
参考文献：
[1]苏佳华.一起110kV电缆GIS终端高压试验异常分析与处理.才智.2013.07
论文作者:李进,朱景林,谷晓东,王永辉,赵智民
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/4/11
标签：电缆论文; 耐压论文; 终端论文; 谐振论文; 设备论文; 应力论文; 装置论文; 《电力设备》2017年第29期论文;