35kV 电缆金属屏蔽层断裂引起的故障分析

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1、35kV电缆金属屏蔽层断裂引起的故障分析刘再波(广钢集团广州钢铁股份有限公司机动处)摘要本文阐述了单芯中压交联电缆金属屏蔽层的作用，分析了金属屏蔽层断裂引发电缆单相接地的原因及使用中出现的问题，提出了防范的措施。关键词单芯电缆金属屏蔽层断裂绝缘老化ANALYSIS0FTHETRoUBLECAUSEDBYTHEBREAKINGoFTHEM【E1：ALSHICLDFOR35KVCABLELiuZaibo(MechanicPowerDept．ofGIS)AbstractThispaperdescribesthefunctionofthecablem

2、etalshieldinsingle-core、medium—voltage，AC，andanalyzesthecauseofcablegroundinginsingle—．phasearisenfromthebreakingofthemetalshieldandtheprob—．1emsexistedintheapplication，therebythecounter—measureisputforword．Keywordscable-insingle—coremetalshieldbreakisolationoutdated1概述6～35

3、kV中压交联电缆在我国电力系统和工业企业中被大量应用，其中不少是单芯交联电缆。其金属屏蔽层作为电屏蔽层，用于保证单芯交联电缆的外导电层各部位电位均等，在电缆正常运行时通过电缆的充电电流，在电缆发生故障时，作为故障电流的通路，能承受故障电流。根据电力安全规程规定，电气设备非接地端的金属外壳都要接地。当单芯电缆线芯通过电流时，就会有磁力线交链金属屏蔽层，使它的两端出现感应电压。此时，如果将金属屏蔽层两端三相互联接地，则金属屏蔽层会出现很大的环流，使屏蔽层发热，浪费电能，降低载流量，加速绝缘的老化，因此单芯电缆金属屏蔽层应该一端接地。2事故过程我公

4、司的35kV供电系统见图1，属于中性点不接地系统，两回35kV联络线为单芯交联聚乙烯绝缘氯乙烯阻燃护套电力电缆ZR—YJV一26／351×300rnm2。两回联络线都采用了金属屏蔽层一端接地的运行方式。故障发生时，我公司水电厂二总降站的35kV珊段母线发现有接地信号，持续时间约有8秒钟之久，约1分钟后1发电机受电网电压波动冲击解列，2#发电机跳闸，同时一总降站2主变35kV出线柜(3502#)和二总降站35柜(为同一回路联络柜)跳闸。3事故分析事故发生后，我们查看了有关柜继电保护的动作情况和3720监控系统的运行监视记录。根据故障录波图，在故

5、障发生的瞬间，A相发生振荡，电流急剧增加，持续十多个周波，证明A相首先发生单相接地后短时间内发展成为三相接地短路而发生爆炸。该联络线电缆投运时间仅一年多。根据运行记录分析，在故障发生前，联络线的正常负荷电流仅为几十安，远小于电缆的额定载流量，不存在电缆发热情况。同时，故障点既非电缆接头，亦非浸泡在水中，周围环境对电缆的影响不大，在竣工验收时的试验记录(包括耐压试验、绝缘电阻测试、泄漏电流及介损测试)合格。经分析，引发事故的主要原因是：该联络线电缆在制造过程中由于工期较紧，出现外护套松脱，后由生产厂家重塑外护套，而剥离外护套的过程是手工操作，损

6、伤金属屏蔽层，而金属屏蔽层断裂后将引起电缆绝缘的加速老化。单芯中压交联电缆的金属屏蔽层有铜带屏蔽结构或铜丝铜带组合结构。考虑到电缆的成本，大量电缆为铜带屏蔽结构，铜带厚度从0．08nm至0．12n1I11，__搭盖约为15％在电缆敷设时，电缆外护套发生破损，或电缆敷设后受外力，外护套损坏，水分都会进入电缆(尤是6．3kV——--一6kV【I【段6k7【V段直埋电缆、电缆沟l勺敷没的电缆有水时)，懵弛铜带眸蔽层如果铜带田蔽层被腐蚀断裂．则从铜带1发电机11Mw6k~2G1升压变l15Mv^由}1．5执’’’电r，铜带断裂处1外护套2铜带屏蔽层3

7、外半导电层4绝缘体5金属导体图235kV单芯交联电缆结构图如果上述状态持续发展，外半导电层的电阻将进一步增大。在铜带屏蔽层断裂处，铜带屏蔽层非接地端与接地端之间的电位差E可用下式求得：E=C1／(C1+C，)×U(1)式q-：C——绝缘体的静电容量，取0．267fF／km、C，——外护套的静电容量，取2．67fF／km。U——对地电压，为35000／√3V贝1E=0．267／(0．267+2．67)×35000／,／3=183702V，在E：1837．02V电位差的作用下，产生放电现象进一步加速电缆从绝缘体表层开始老化。假如，电缆是在空气中敷

8、放，在铜带屏蔽层断裂金属屏蔽层对单芯交联电缆的安全运行起着重要的作用，造成本次电缆故障的主要原因是在重塑电缆外护套的过程中损伤了金属屏蔽层，电缆在运行的过程中受电磁