35kV电缆过热故障原因分析及处理
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摘 要 分析了金华电业局220kV云山变35kv 2#电容器电缆（35kV开关室内）A相应力管以及电缆头连接处发热的主要原因：1、外半导电屏蔽层剥离面未修成坡度（即未倒角），2、主绝缘表面未清洁干净，留有一小丝屏蔽料，3、电缆铜屏蔽接地未下引，致使应力管内部存有空隙，4、应力管运行年久老化。
关键词：电缆；应力管；发热故障；处理方法
中图分类号： TM247文献标识码： A
0 前言
电力电缆的使用至今已有百余年历史。1879年，美国发明家T.A.爱迪生在铜棒上包绕黄麻并将其穿入铁管内，然后填充沥青混合物制成电缆。他将此电缆敷设于纽约，开创了地下输电。次年，英国人卡伦德发明沥青浸渍纸绝缘电力电缆。1889年，英国人S.Z.费兰梯在伦敦与德特福德之间敷设了10千伏油浸纸绝缘电缆。1908年，英国建成20千伏电缆网。电力电缆得到越来越广的应用。1911年，德国敷设成60千伏高压电缆，开始了高压电缆的发展。1913年，德国人M.霍希施泰特研制成分相屏蔽电缆,改善了电缆内部电场分布,消除了绝缘表面的正切应力，成为电力电缆发展中的里程碑。1952年，瑞典在北部发电厂敷设了380千伏超高压电缆,实现了超高压电缆的应用。到80年代已制成1100千伏、1200千伏的特高压电力电缆。
电力电缆具有供电可靠性高、不受地面、空间建筑物的影响、不受恶劣气候侵害、安全隐蔽耐用等特点，因而电力电缆作为供电线路得到了越来越广泛的应用。但电缆线路在运行中，常常会出现各种类型的故障，有的故障很容易发现，有的就很难查找。这给电力电缆的维护工作，特别是电缆故障测距与定位工作带来了较大的难度。如何快速、准确地查找电缆故障，提高实际工作的查寻效率，节省人力物力，缩短处理电缆事故的时间，创造较大的经济效益和社会效益提出了较高的要求。为保证电网的安全运行，我们一直致力于高压电力电缆故障缺陷的查找与消除。
1 电力电缆故障原因及类型
一）电力电缆故障原因
随着电缆数量的增多及运行时间的延长，电缆绝缘老化等因素，故障发生率大大增加。电缆发生故障的原因常见的主要有:
电缆安装敷设时不小心造成的机械损伤或安装后靠近电缆路径作业造成的机械损伤。
电缆绝缘内部气隙游离造成局部过热，从而使绝缘老化变质。
电缆路径在有酸碱作业的地区通过，往往电缆会被腐蚀。
拙劣的工艺、拙劣的接头，电场分布设计不周密，材料选用不当，不按技术要求敷设电缆造成电缆故障。
大气过电压(雷击)和电缆内部过电压。
电缆长期过负荷运行，电缆的温度会随之升高，尤其在炎热的夏季，电缆的温升，常常导致电缆薄弱处和对接接头处首先被击穿。
电缆绝缘物的流失。
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二）电力电缆故障类型
电力电缆由于机械损伤、绝缘老化、施工质量差、过电压等都会发生故障。根据故障性质可分为低电阻接地或短路故障、高电阻接地或短路故障、断线故障、断线并接地故障和闪络性故障
本文要阐述的就是一起电缆过热故障的原因分析及综合处理，具体情况如下。
2.1 事故简要经过
4月27日，电缆班对220kV云山变进行一次设备红外测温的工作，在工作过程中发现，35kV 2#电容器电缆（35kV开关室内）A相应力管以及电缆头连接处发热。 图1云山变2#电容器远红外测温照片
2.2 相关试验情况
当时的试验条件：天气：多云；环境温度：20℃；湿度：50%
如图1显示，A相电缆应力管处的温度为30.2℃，正常温度为21℃，计算出相对温差为：（30.2-21）/（30.2-20）=90.2%。按照红外导则规定，相对温差≥90%为重要缺陷。应力管发热，说明电缆内部有缺陷，长期运行容易导致绝缘击穿，引发故障和事故。
A相电缆头连接处的温度为29℃，正常温度为21℃，计算出相对温差为：（29-21）/（29-20）=89%。按照国标DL-T664-2008《带电设备红外诊断应用规范》规定，电压制热型电力电缆散裙的温差大于0.5-1.0K时，属于重要缺陷。以整个电缆头为中心的热像故障特征为：电缆头受潮、劣化、或存在气隙等现象。
2.3 原因分析
2.3.1 故障处理情况
5月12日—5月13日，我们对此缺陷进行处理。2#电容器电缆为二组三芯统包35kV电缆（型号为YJV22-26/35-3*150-120m）并联组成，分为Ⅰ组与Ⅱ组，于云山变1989年投产时即运行至今，电缆户内外终端均为热缩材料制作。根据以往国内电缆终端热缩材料厂家的说明书（保质期），保质期为20年，已到保质期。5月12日对2#电容器Ⅰ组电缆进行停电缺陷处理，因电缆为直埋敷设，电缆终端处未留有裕度，经局生产处及工区生技科同意，在电缆处理前对电缆进行预防性耐压试验，试验如通过即在原电缆终端尺寸上进行清洁处理，将2#电容器Ⅰ组电缆户内三相终端附件全部更换为冷缩终端附件（上海长沪）。耐压试验正常！后对2#电容器Ⅰ组电缆A相户内热缩终端进行解剖分析，发现此发热位置为应力管中部（冷缩材料为应力锥）。
2.3.2原因分析
就电缆终端来说，应力管位置即为电缆终端电场最集中分布的部位，应力管（应力锥）的作用即为改善电场分布，也是电缆头制作工艺要求最高的部位。对A相应力管解剖后发现，初步分析导致发热可能有以下几种原因共同造成：
外半导电屏蔽层剥离面未修成坡度（即未倒角），如下图：
图2云山变2#电容器电缆A相剖开后照片
2）主绝缘表面未清洁干净，留有一小丝屏蔽料（如下图）；将引起电场分布不均匀，引发电树，对绝缘造成致命伤害。
图3云山变2#电容器电缆A相剖开后照片
3）电缆铜屏蔽接地未下引，致使应力管内部存有空隙（如附图）；
图4云山变2#电容器电缆A相剖开后照片
以上均不符合电缆头制作工艺相关要求。在长时间运行的情况下电力电缆将引起过热，并形成恶性循环，导致电缆劣化，最终将影响安全稳定运行。
4）应力管运行年久老化，由于运行时间较长，在终端内部已产生气隙，气隙导致场强发射加剧、等，电力电缆在运行超过20后应及时进行摸底排查，能安排更换的应尽早更换，如无法及时更换应加强对电力电缆的巡查和红外测温等技术手段来监视电缆运行状况。
2.3.3 故障处理结果
在对电力电缆终端进行处理后进行了户内冷缩终端制作安装，并对2#电容器Ⅰ组电缆进行电缆交接试验，试验合格。投运后，班组进行红外测温复测，结果正常，未发现电缆存在过热点，情况正常。
另外，针对红外测温中发现A相铜鼻子以及连接铝排也存在接触不良发热，对2#电容器Ⅰ组电缆户内三相铜鼻子以及连接铝排均进行了接触处理，处理后良好；对电缆抱箍（为铁质）更换为铝材质并用铜螺栓进行了铁磁回路隔断处理，防止发热。
3 结论
（1）电缆头制作工艺不符合相关要求是此次电缆发热故障的主要原因。
（2）应力管运行年久老化是另一重要原因。
（3）安装时螺栓未完全接紧是另一重要原因。
随着电网的快速发展，电力电缆的应用将迎来空前的发展，电力电缆故障也将越来越多，电力电缆故障测试技术水平的提高，应针对不同的故障性质采取不同的方法，还要不断引进新技术、新设备、新方法，同时也要在新设备上摸索经验，以便提高故障处理的速度和精度，从而节省人力物力，确保电网的安全稳定运行，并为企业创造更大的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 电力工程电缆设计规程
[2] 全国供电工人技能培训教材-电力电缆高级工
[3] 中国电缆黄页
作者简介：楚文成，男，（1981.08-），2006年7月毕业于东北电力大学电气工程及其自动化专业，现就读于华北电力大学。
蔡成立（1982—），男，浙江金华，工程师，研究生，研究方向：输电线路施工管理。