高压电缆屏蔽线电流「10kv高压电缆头击穿放电原因」

今天带来高压电缆屏蔽线电流「10kv高压电缆头击穿放电原因」，关于高压电缆屏蔽线电流「10kv高压电缆头击穿放电原因」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

高压电缆运行时常会出现故障影响电缆正常运行，作者列举攀西热轧项目的两个案例概述了35KV电缆及终端头出现放电现象的原因分析、处理和整改方法。

攀钢西昌钒钛资源综合利用项目热轧工程新建1套2050mm常规热轧带钢轧机，以高强度、高性能、高附加值的品种为主导产品，如汽车用板、高牌号管线钢、部分薄规格船体用结构钢等。生产规模为年产热轧钢卷373.3万t，成品钢卷371.3万t。

在攀西热轧35KV变电所受电的一系列工作中出现了的两次有惊无险的放电现象，通过对这两个事件的处理，从中学习到很多东西，积累了不少经验，下文对这两个案例作下概述，并简要分析问题原因，及事后处理措施。

热轧车间设35KV变电所，三台110/35kV 75MVA主变压器，采用线路变压器组的结线方式，三回路110kV电源分别引自上级220kV总降变电所，三回35kV电源分别引自本变电所110/35kV主变压器。

本35kV变电所包括：35kV高压柜37面，110/35kV主变3台，35/10kV变压器7台，35/3.3kV整流变9台，35/0.38kV接地变2台，35kV接地变1台。

热轧35KV变电所回路较多，且电压等级高，在完成施工电缆投入运行后，出现了两次电缆放电现象，下面以这两个案例来分析一下电缆放电原因和处理方法。

1 案例一 35KV电缆终端头局部放电

2011年7月在完成攀西热轧35KV变电所的调试工作后，1#110KV主变受电成功并且主变二次35KV送至变电所1#受电柜断路器下端头（1#受电柜冷备用状态）。

受电结束运行5分钟之后1#受电柜电缆室发现有轻微放电声，似乎三相都有此现象，通过仔细观察、辨别后发现放电位置在电缆终端头外层绝缘与柜底板的电缆孔洞的间隙或接触的地方。虽然放电点微不可辨，但三相皆有，影响电缆安全运行，当即决定停电分析原因并着手进行维修。

1）放电现象分析

停电后拆开电缆检查发现电缆头外绝缘放电处泛白有明显痕迹，很显然绝缘已受到破坏，如继续运行下去很可能造成击穿事故。

仔细检查了开关柜与电缆后发现：开关柜电缆室结构比较紧凑空间略小，三相间用绝缘板隔离以增加了绝缘强度，但是铜母线与柜底板的距离是60CM，但是进线电缆截面(1*500)mm2使用的热缩终端头长度达到80CM，因此终端头末端有一部分穿过底板电缆孔，由于电缆截面较大导致终端头与底板间隙不够甚至直接接触。

这个案例中电缆终端头放电点为电缆屏蔽层被切断位置到电缆鼻子的部分。当电缆为单芯时，每一相线芯外均有一接地的屏蔽层, 电缆的电场只有从导线沿半径向屏蔽层的电力线，没有芯线轴向的电场，电场分布是均匀的（见图1）。

图1

在做电缆头时, 剥去了屏蔽层,改变了电缆原有的电场分布, 将产生对绝缘极为不利的切向电场, 使在剥去屏蔽层芯线的电力线向屏蔽层断口处集中, 绝缘外层产生高电位（见图2）。

电缆终端头制作时, 安装雨裙，安装应力管虽然能使屏蔽层切断处附近绝缘表面的阻抗降低, 以分散断口处的电场应力该处的电位有所下降, 从而缓解电场集中, 改善终端头外绝缘电位的分布。

但当终端头外绝缘与开关柜底护板间隙不够或接触时,由于系统电压就高达35KV，外绝缘的电位产生的泄漏电流将很大, 泄漏电流进一步破坏绝缘, 使绝缘表面逐渐减薄, 形成电蚀, 产生局部放电, 如不及时处理，最终将导致绝缘击穿电缆烧毁的严重事故（见图3）。

图2

图3

2）电缆终端头处理

从上面的分析可以发现出现放电现象的主要原因是电缆头的连接与安装有问题，要合理有效地整改。首先需要更换绝缘已被破坏的终端头并且进行耐压试验，由于电缆终端头的长度不能更改，只得拆除柜底板，在屏蔽线引出位置的下端对电缆进行防火封堵将终端头与电缆隧道隔离，同时排除了终端头外绝缘与其它柜体部位接触的可能性。

上文的问题处理好，试验合格，做好防火封堵之后1#110KV主变再次受电，电源送至1#受电柜下端后，经仔细查看、监听电缆室的状况良好，之前的放电现象消失。

准备结束受电工作时现场出现了异常情况：变压器二次侧35KV电缆引出到桥架位置后有明显的“嗡嗡”放电声，在电缆进入电缆隧道后由于电缆排列紧密，隧道空间小声音更是响亮似是电流泄漏，经现场检查发现是电缆的“B”相带感应电。随即马上停电分析原因，及时找到解决办法。

1）感应放电分析

根据现场的情况分析：受电之前刚做过电缆交流耐压，试验合格且情况良好，首先排除了电缆内部故障的原因；该案例一电缆受电后，问题只出现在终端头位置，在电缆桥架和隧道内正常，所以也排除了电缆敷设方式的原因。

与案例一相比较除了改正了终端头的与电缆隧道的隔板位置消除放电的隐患外，另一个区别便是重新制作了电缆终端头以及引出的屏蔽线，因为之前耐压合格所以问题的中心便集中在了屏蔽线这里。

高压电力电缆的同屏蔽和钢铠一般都需要接地，在35KV及以下电压等级时一般都采用两端接地，因为这些电缆大多数是三芯电缆，在正常运行中，流过三个线芯的电流总和为零，在铝包或金属屏蔽层外基本上没有磁链。

这样，在铝包或金属屏蔽层两端就基本上没有感应电压，所以两端接地后不会有感应电流流过铝包或金属屏蔽层，两端接地不会环流产生。35KV电缆大多使用单芯电缆，由于交流电的缘故，当单芯电缆线芯通过电流时，就会有磁力线交联金属屏蔽层，使它的两端出现感应电压，感应电压的大小与电缆线路的长度和流过导体的电流成正比。

电缆很长时，护套上的感应电压叠加起来可达到危及人身、设备安全的程度，单芯电缆如果两端的屏蔽同时接地，在屏蔽层与大地之间形成回路，会产生感应电流，这样电缆屏蔽层会发热，损耗大量的电能 ，影响线路的正常运行，为了避免这种现象的发生，应正确选择接地方式，单芯电缆线路的金属护套只有一点接地时，金属护套任一点的感应电压不应超过50～100 V。

以这根 “B”相为例计算一下正常情况下的金属屏蔽的感应电压：交流系统中单芯电缆线路一回或两回的各相按通常配置排列情况下，在电缆金属层上任一点非直接接地处的正常感应电势值，可按下式计算：

E＝L×Es

式中：E为感应电势，单位V；L 为电缆金属层的电气通路上任一部位与其直接接地处的距离，单位km；Es为单位长度的正常感应电势，单位V/km。

Es＝IXs

Xs=【2×2πf×ln(S/r)】×10-4

S为电缆外径，单位mm；r为导体半径，单位mm；I 为电缆导体额定工作电流，单位A；f 为工作频率，单位Hz；

电缆额定电流为680A,电缆外径为95mm，导体半径为13mm；计算可得Es=84.9V/km；电缆长度为90m，计算得到E=84.9×0.09=7.6＜50V；

通过上面计算可知，因为电缆长度短90m，而且感应电压小于50V,完全满足电缆屏蔽或护层一端接地的要求。所以实际连接时，高压柜侧屏蔽直接接地，变压器这一侧屏蔽捆扎后悬空，不可能是电缆两端屏蔽都接地引起的环流问题。

而且受电后没有出现短路或接地故障，那么出现这种放电现象基本上可以确定是屏蔽未接地，电缆线芯屏蔽和金属护套的电容电流未流入大地，单芯电缆的屏蔽层的感应电压将叠加到很高，它与桥架间的电位差而导致放电。

从以上也可看出高压电缆金属屏蔽的接地的作用：

（1）电缆线芯屏蔽和金属护套的电容电流有一回路流入大地；

（2）当电缆对金属护套或屏蔽发生短路时，短路电流可流入地下；

（3） 电缆线芯绝缘损伤后发生相间短路发展至接地故障时，故障电流通过接地线流入地中；

（4）电缆中的不平衡电流引起的感应电压、通过地线与大地形成短路，防止电缆对接地支架存在电位差而放电闪络。

2）电缆屏蔽处理

检查线路屏蔽的情况确实如上文分析的一样，确是“B”相两根单芯电缆中有一根电缆的屏蔽线引出后用对接铜管作了加长处理以便连接地排，可能由于压接不牢固导致在防火封堵人员施工过程中拉动整理屏蔽线，导致在屏蔽在对接处断开而引发放电现象。

找到问题根源便好解决了，当然是再次检查紧固其余电缆的屏蔽，在柜内屏蔽接地后，在电缆另一端也就是变压器一侧每根电缆单独确认屏蔽接地情况，排除屏蔽断线的隐患。并再次检查电缆绝缘以及进行电缆耐压试验确认电缆合格可投入运行。

这两个案例出现的放电现象发现较早，及时停电进行了处理，并没有对电气设备及施工生产造成很大影响，但是也暴露出我们对电缆终端头电场分布不甚了解，终端头固定、封堵错误后没有发现并纠正；在试验合格，受电之前，没有分别检查单芯电缆屏蔽的接地状况。

这些问题在一定程度上反应出在35KV系统电缆施工经验的不足。需要加强理论学习，规范工作过程，做到安装和调试工作细致到位，高效、合理安全。

本文编自《电气技术》，作者为钱峰、李雪峰。