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35kV单芯电力电缆击穿事故分析

1.供电系统简介从四总降至35Kv区域变电站线路全长为1700米，有两路电缆（4F4和4F10），每路9根电缆（型号为：ZRYJV-26/351*400）,每相3根电缆关联运行，双回路供电。35Kv电缆途经电缆沟、电缆竖井和电缆桥架，发生故障的电缆均在桥架上。四总降的35Kv母线采用了带有专用断路器的中性点经小电阻接地方式，4F4电缆采用一端接地，另一端悬空的接地方式，接地点在四总降的高压开关柜内。四总降与区域变电站都有接地网，通过电缆沟及桥架沿路用扁钢与圆钢相焊接。

2.事故情况第一次事故发生在2005年01月07日晚上8点。事故前4F4空载，4F10带小负载。4F4首先发生单相接地短路，之后45秒事故发展为三相短路故障。在离四总降约230米处的4F4三相电缆同一部位击穿损坏，在离四总降约200米处的4F4B相电缆出现护套和外绝缘有环状烧伤痕迹，宽度约20毫米，深5毫米左右。事故后，更换击穿点至四总降电缆240米，修复后进行1.6U060分钟的交流耐压试验，符合要求后投入运行。第二次事故发生在2005年06月11日早上5点。事故前4F4空载，4F4线路首先发生单相接地，不久发展为相间短路。离四总降260米处4F4B相电缆击穿起火，同时引起相间短路。

3.电缆解剖试验在B相和C相取两段3米电缆进行解剖，发现B相电缆的金属屏蔽绕包有零搭盖处，同时发现有断裂现象。解剖B相3米电缆，发现金属屏蔽共有21处断裂。解剖C相电缆未发现金属屏蔽断裂现象。
4.事故原因4.1电缆的金属屏蔽损坏从上述试验可知，造成两次事故的主要原因是因电缆金属屏蔽断裂引起。电缆的金属屏蔽可采用铜带屏蔽、金属丝编织屏蔽、铜丝屏蔽、金属套或组合结构等形式。除了具有屏蔽电场的作用外，它同时作为短路故障时短路电流的回路。电缆在击穿前4F4空载，即35Kv电缆线路中只有电压，没有电流渡过。如果铜带断裂，由于电缆采用单端接地方式，造成金属屏蔽悬浮引起电气连接断开，有部分铜带悬浮，铜带间隙之间有感应电位差可能会导至铜带间隙放电，长期以往，使间隙周围的护套与绝缘受损，形成环状烧伤。也可能悬浮铜带感应电压过大，铜带对桥架放电，造成电缆的损伤。4.2铜带断裂铜带断裂有多种原因，由于B相电缆用铜带本身原因，可能工艺未控制好，造成材质较硬，伸长率小。在生产过程中，敷设过程可能使铜带断裂，甚至在正常运行过程中或者接地短路事故中由于电缆发热膨胀也可能损坏铜带。4.3电缆采用单端接地方式由于电缆采用单端接地方式，电缆的电缆金属屏蔽不能有断裂，否则会造成电缆金属屏蔽悬浮，给系统安全带来隐患。4.4电缆在桥架中的排列方式错误我们知道，当电缆芯线通过电流时，在其周围便产生磁力线。磁力线与通过芯线的电流大小成正比。三条电缆三相相位差为1200，三相电流平衡，即三相合成电流为零，在电缆屏蔽层中无磁力线通过。但现场发现电缆桥架上有的部位电缆施工时错误排列。三相电缆为平铺排列，三条电缆三相相位差不为1200，即使系统中三相电流平衡，在每条电缆的屏蔽层中也有磁力线通过。由于交流电流是交变的，所以在铜带中产生交变的磁力线，根据电磁感应定律可知，在铜带中将产生涡流使电缆发热。而该电缆采用单端是接地的，从而形成一闭合回路，在铜带中产生感应电流。感应电流随负荷电流增大而增大，将会产生较大的损耗而发热，加速电缆老化，直至绝缘烧毁，最后导致主绝缘击穿，电缆放炮。
为了防止铜带中产生感应电流，单芯电缆的安装要求（1）当交流供电回路有多根电缆并联组成时，电缆截面相同、长度相等，保证并联电缆间的电流分布均匀。（2）三相回路的单芯电缆宜组成紧贴的正三角形（品字形）排列。设计人员应给出多条电缆并联的连接图，施工人员要严格按图施工，切不可图省工省时而随意连接。交工验收人员也要严把验收质量关。4.5同相并联的三条电缆长度不同，引起电流分配不均。
5、事故处理及建议5.1检查所有电缆的金属屏蔽状况，如果采用和故障电缆（B相）相同的铜带作为金属屏蔽，应以更换，消除隐患。5.2增加回流线配置平行于高压单芯电缆线路、具有两端接地使感应电流形成回路的导线。5.3重新调整电缆在桥架上的排列方式。5.4调整每相并联的三条电缆的预留长度，使三条电缆长度相同，确保三条电缆的电流分配基本相等。5.5建议采用钢丝屏蔽代替铜带绕包屏蔽，铜带绕包在运行中往往在搭盖间接触面产生氧化以及在弯曲及冷热后变形，使接触电阻增加，限制短路容量的大小；电流不是沿轴向流动，而是绕轴心成螺旋流动，引起电感，导至感应电动势增加，降低电缆的传输容量。所以大截面电缆应采用铜丝屏蔽，出口电缆一般均要求采用铜丝屏蔽，一方面使用方便，另一方面可以通过较大的故障电流。
6.总结从上面分析可知，引起电缆击穿的主要原因是由于电缆的金属屏蔽多